Mono éthylène glycol (MEG, éthylène glycol, EG) est produit industriellement via deux voies dominantes : l'hydratation de l'oxyde d'éthylène (EO) (courant général mondial) et le charbon-en-MEG (DMO) (la principale alternative de la Chine).
Plus de 90 % de la production mondiale de MEG provient du processus d'hydratation de l'EO, tandis que la technologie DMO à base de charbon représente plus de 40 % de la capacité totale de la Chine.
procédé de fabrication du mono éthylène glycol
1. Voie principale : hydratation à l’oxyde d’éthylène (EO)
La voie d’hydratation de l’EO est le processus dominant mondial pour la production de MEG.
Il part de l'éthylène (du naphta, de l'éthane ou du MTO) et le convertit en oxyde d'éthylène (EO), puis en MEG par hydratation.
Étape 1 : Oxydation de l’éthylène en EO
L'éthylène (C₂H₄) réagit avec l'oxygène sur un catalyseur à base d'argent-.
Les conditions de réaction sont de 150 à 240 degrés et de 1,5 à 2,0 MPa.
La conversion par passage est de 10 à 15 % et la sélectivité de l'EO est de 80 à 85 %.
Les sous-produits comprennent le CO₂, l’eau et des traces d’aldéhydes.
Étape 2 : Hydratation de l’EO en MEG brut
L'EO est converti en MEG par des réactions d'hydratation.
Deux procédés commerciaux sont utilisés :
A. Hydratation non catalytique traditionnelle (norme mondiale)
Les conditions sont de 150 à 200 degrés et de 2,0 à 2,5 MPa.
Le rapport eau-à-EO est de 22 à 25 : 1 (molaire).
La sélectivité du monoéthylène glycol (cas 107-21-1) est de 89 à 92 %.
Le produit principal est le MEG, tandis que le DEG et le TEG représentent environ 10 à 12 % des sous-produits.
Le résultat est une solution aqueuse à 13-15 % de MEG.
B. Hydratation catalytique (processus d'économie d'énergie-)
Ce processus utilise une résine échangeuse d'ions-ou des catalyseurs à base de sel d'ammonium.
Les conditions sont de 80 à 110 degrés et de 1,0 à 1,5 MPa.
Le rapport eau-à-EO est réduit à 1–6 : 1.
La conversion en EO est supérieure ou égale à 97 % et la sélectivité en MEG est de 94 à 98 %.
La consommation de vapeur est réduite d'environ 20 % par rapport à la voie non-catalytique.
Étape 3 : Purification et raffinage
Le monoéthylèneglycol brut még est concentré par évaporation à 3 à 6 effets.
L'eau est éliminée jusqu'à une concentration en MEG d'environ 85 %.
La purification finale utilise une distillation sous vide à 10-20 kPa dans plusieurs colonnes.
La pureté du produit final est supérieure ou égale à 99,9 % (MEG fibre/qualité industrielle).
Les sous-produits comprennent le DEG (~ 10 %), le TEG (~ 1 %) et les polyglycols (résidus).
2. L'alternative chinoise : du charbon-vers-MEG (route DMO)
La route du charbon-vers-MEG est un procédé basé sur le gaz de synthèse-développé en Chine.
Il est largement utilisé en raison de la structure des ressources chinoises « riches en charbon et pauvres en pétrole ».
Étape 1 : Gazéification du charbon en gaz de synthèse
Le charbon est transformé en gaz de synthèse (CO + H₂).
Le gaz de synthèse est purifié à une teneur supérieure ou égale à 99 % de CO.
Étape 2 : Carbonylation en oxalate de diméthyle (DMO)
Le CO réagit avec le nitrite de méthyle (MN) sur un catalyseur au palladium.
Cela produit de l'oxalate de diméthyle (DMO, C₄H₆O₄).
Les NOx sont recyclés pour régénérer le nitrite de méthyle.
Étape 3 : Hydrogénation DMO en MEG brut
Le DMO est hydrogéné en MEG à l'aide d'un catalyseur à base de cuivre-.
Les conditions de réaction sont de 180 à 220 degrés et de 2,5 à 3,0 MPa.
Les produits comprennent le MEG et le méthanol, et le méthanol est recyclé.
Étape 4 : Distillation
Le processus de purification est le même que celui de la voie EO.
La pureté finale du monoéthylène glycol (cas no 107-21-1) atteint une valeur supérieure ou égale à 99,9 %.
3. Voie verte émergente : EO/MEG à base de CO₂-
Les nouveaux procédés industriels utilisent la technologie d’intégration du CO₂.
Un exemple est l’EO réagissant avec le CO₂ pour former du carbonate d’éthylène (EC), qui est ensuite converti en MEG.
La conversion EO est d'environ 100 %.
La sélectivité en még du mono éthylène glycol est supérieure ou égale à 99 %.
Les avantages comprennent 30 % d’eaux usées en moins et 15 % d’émissions de carbone en moins.
Données clés de production et comparaison
| Paramètre | EO non catalytique | Catalytique EO | Charbon en MEG (DMO) |
|---|---|---|---|
| Rapport eau:EO | 22–25:1 | 1–6:1 | N/A |
| Sélectivité MEG | 89–92% | 94–98% | 90–93% |
| Consommation d'énergie | Élevé (rapport d'eau élevé) | −20% de vapeur | Modéré |
| Matière première | Naphta/éthane | Naphta/éthane | Charbon/gaz de synthèse |
| Part mondiale | ~70% | ~20% | ~10% |
Conclusion
La fabrication industrielle de MEG est dominée par l'hydratation de l'OE (haute maturité, à grande échelle), tandis que le charbon en MEG (DMO) est l'alternative rentable de la Chine. L’hydratation catalytique et les voies basées sur le CO₂ gagnent du terrain pour réduire la consommation d’énergie et les émissions. Le produit final MEG répond systématiquement à une pureté supérieure ou égale à 99,9 % pourpolyester, antigel et applications industrielles.