Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires pour la fabrication des polymères dérivés du pétrole Introduction pour atteindre ces objectifs. Le champ d’application des Directives EHS doit être fonction des aléas et des risques Les Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires identifiés pour chaque projet sur la base des résultats d’une (Directives EHS) sont des documents de références techniques évaluation environnementale qui prend en compte des éléments qui présentent des exemples de bonnes pratiques spécifiques au projet, comme les conditions en vigueur dans le internationales 1, de portée générale ou concernant une branche pays dans lequel le projet est réalisé, la capacité d’assimilation d’activité particulière. Lorsqu’un ou plusieurs États membres de l’environnement, et d’autres facteurs propres au projet. La participent à un projet du Groupe de la Banque mondiale, les mise en œuvre de recommandations techniques particulières Directives EHS doivent être suivies conformément aux doit être établie sur base de l'opinion professionnelle des politiques et normes de ces pays. Les Directives EHS établies personnes ayant les qualifications et l’expérience nécessaires. pour les différentes branches d’activité sont conçues pour être Si les seuils et normes stipulés dans les réglementations du utilisées conjointement avec les Directives EHS générales, qui pays d’accueil diffèrent de ceux indiqués dans les Directives présentent des principes directeurs environnementaux, EHS, les plus rigoureuses seront retenues pour les projets sanitaires et sécuritaires applicables dans tous les domaines. menés dans ce pays. Si des niveaux moins contraignants que Les projets complexes peuvent exiger l’application de plusieurs ceux des Directives EHS peuvent être retenus pour des raisons directives couvrant des branches d’activité différentes. La liste particulières dans le contexte du projet, une justification complète de ces directives figure à l’adresse suivante : détaillée pour chacune de ces alternatives doit être présentée http://www.ifc.org/ifcext/sustainability.nsf/Content/Environmental dans le cadre de l’évaluation environnementale du site Guidelines considéré. Cette justification devra montrer que les niveaux de performance proposés permettent de protéger la santé de la Les Directives EHS indiquent les mesures et les niveaux de population humaine et l'environnement. performances qui sont généralement considérés réalisables dans de nouvelles installations avec les technologies existantes Champ d’application à un coût raisonnable. L’application des Directives EHS dans des installations existantes peut nécessiter la définition Ces Directives s’appliquent à la fabrication des polymères d’objectifs spécifiques et l’établissement d'un calendrier adapté dérivés du pétrole. Ce procédé consiste à polymériser des monomères pour produire des produits finis sous forme de 1 C’est-à-dire les pratiques que l’on peut raisonnablement attendre de professionnels qualifiés et chevronnés faisant preuve de compétence granulés destinés à un usage industriel 2. professionnelle, de diligence, de prudence et de prévoyance dans le cadre de la poursuite d’activités du même type dans des circonstances identiques ou similaires partout dans le monde. Les circonstances que des professionnels Ce document se compose des sections ci-après : qualifiés et chevronnés peuvent rencontrer lorsqu’ils évaluent toute la gamme des techniques de prévention de la pollution et de dépollution applicables dans le cadre d’un projet peuvent inclure, sans toutefois s’y limiter, divers degrés de dégradation environnementale et de capacité d’assimilation de l’environnement 2 Ces directives ne concernent pas les unités de production d’élastomères et de ainsi que différents niveaux de faisabilité financière et technique. fibres. 30 AVRIL 2007 1 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP Section 1.0 — Description et gestion des impacts propres aux activités • Séparer et purifier les polymères en aval du réacteur 3. considérées Section 2.0 — Indicateurs de performance et suivi des résultats • Récupérer après détente les solvants et les monomères. Section 3.0 - Bibliographie • Effectuer une distillation à la vapeur ou à l’azote chaud. Annexe A — Description générale des activités • Prévoir des dispositifs de dégazage dans les extrudeuses, éventuellement sous vide. 1.0 Description et gestion des • Condenser les COV à basse température ou sur des lits impacts propres aux activités d’adsorption, avant de rejeter dans l’atmosphère l’air considérées d’échappement. Recycler lors du séchage l’air Cette section résume les questions d'ordre environnemental, d’échappement ou l’azote, avec condensation des COV. sanitaire et sécuritaire liées à la fabrication des polymères, et • Utiliser des systèmes de purge à l’azote en circuit fermé. contient des recommandations relatives à leur gestion. Les Utiliser des extrudeuses avec système de dégazage et de recommandations relatives à la gestion des questions collecte des effluents gazeux dans les unités de production communes à la plupart des projets de grande envergure durant des polyoléfines, en raison des risques d’incendies liés à les phases de construction et de démantèlement figurent dans l’inflammabilité des hydrocarbures et aux températures les Directives EHS générales. élevées des procédés. • Recueillir et purifier avant leur rejet dans l’atmosphère les 1.1 Environnement gaz d’échappement émis par les réacteurs, les réservoirs Les problèmes environnementaux qui peuvent résulter de la de décompression et les colonnes de distillation, car ils fabrication de polymères rentrent dans les catégories suivantes contiennent des quantités non négligeables de chlorure de : vinyle monomère (CVM). Dans les unités de fabrication de polychlorure de vinyle (PVC) utilisant le procédé par • Émissions atmosphériques suspension, l’eau contenant des niveaux significatifs de • Eaux Usées CVM (ex. eau servant au nettoyage des réacteurs, des • Matières dangereuses tuyauteries de transfert et des réservoirs contenant la • Déchets suspension ou le latex) doit être traitée dans une colonne • Bruit de distillation afin d’en éliminer le CVM. • Dans les unités de fabrication de PCV utilisant le procédé Emissions atmosphériques par suspension, utiliser des colonnes de distillation Composés organiques volatils (COV) émis lors du spécialement conçues pour épurer les suspensions. séchage et de la finition • Dans les unités de fabrication de PVC utilisant le procédé Les émissions atmosphériques types des unités de production par émulsion, produire des latex stables et utiliser des de polymères sont les composés organiques volatils (COV) technologies de distillation appropriées combinant la émis lors du séchage, de la finition et des rejets dans l’atmosphère. Les mesures recommandées pour maîtriser les émissions de COV lors du séchage et de la finition consistent 3 L’efficacité de la purification dépend de nombreux facteurs, notamment la volatilité des COV, les propriétés des polymères et le type de polymérisation notamment à : utilisé. 30 AVRIL 2007 2 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP polymérisation en émulsion et le séchage par atomisation Les purges s’effectuent lors de la purification des matières en cycle ouvert. premières, du remplissage et de la vidange des réacteurs et • Dans les unités de production de polystyrène et de autres équipements, de l’élimination des sous-produits des polymères styréniques en général 4, utiliser un système réactions lors de la polycondensation, du fonctionnement des multi-étages de dévolatilisation sous vide du polymère en pompes à vide et de la dépressurisation des cuves. Les fusion pour réduire la quantité de monomères résiduels 5,6 . mesures de prévention et de dépollution recommandées • Les monomères acryliques ayant une odeur très forte, consistent, notamment, à : piquante et à faible seuil de détection, éviter les • Traiter les vapeurs par compression ou réfrigération et déversements et les fuites lors de la polymérisation par condensation des composants liquéfiables ou envoyer ces émulsion de ces monomères 7. vapeurs vers un système de torchage à haute performance • Dans les unités de production de polyéthylène assurant une destruction efficacité des composants. téréphthalate (PET), traiter les gaz résiduaires par • Envoyer les gaz incondensables vers un système de oxydation catalytique ou toute autre technique équivalente. combustion des gaz résiduaires spécialement conçu pour • Dans les unités de production de polyamide, utiliser un assurer la combustion complète. Ce système doit produire épurateur par voie humide pour traiter les gaz peu d’émissions et éviter la formation des dioxines et des d’échappement. furanes. • Pour tous les procédés de fabrication de polymères • Dans les usines de production de PVC, recueillir les gaz thermodurcissables, traiter les effluents gazeux et liquides pollués au CVM (air et azote) provenant de la section de par catalyse ou traitement thermique. récupération du CVM pour les traiter par absorption ou • Dans les unités de fabrication de résine de formaldéhyde adsorption, par incinération, selon des techniques de phénol (bakélite), installer des systèmes en circuit fermé reconnues internationalement, ou par oxydation catalytique avec condensation de vapeur et purification des ou thermique, avant rejet dans l’atmosphère. échappements, en raison de la forte toxicité des deux • Dans les usines de fabrication de polystyrène à haute principaux monomères. résistance aux chocs (HIPS pour High Impact Polystyrene • Traiter les COV issus des sections de finition et des Sheets), réduire au minimum les émissions échappements des réacteurs par incinération catalytique atmosphériques issues de la dissolution du polybutadiène ou thermique avant rejet dans l’atmosphère. Pour les COV à l’aide systèmes continus, de circuits d'équilibrage de chlorés, l’incinération doit garantir des niveaux d’émission vapeur et de traitement des gaz d’échappement. de dioxines et de furanes conformes aux limites indiquées • Dans les unités de production de polyester insaturé et de Tableau 1. résines alkydes, traiter par oxydation thermique les gaz COV produits par les purges résiduaires. Si la concentration des émissions le permet, traiter ces gaz par adsorption sur charbon actif. 4 Cette situation est due à la volatilité relativement basse du monomère (styrène) ou du solvant (éthylebenzène) comparée aux faibles concentrations • Utiliser des épurateurs au glycol ou des systèmes de requises par le procédé (ex. produit à usage alimentaire). 5 Directive 2002/72/CE de la Commission et amendements. sublimation pour récupérer les vapeurs d’anhydrides 6 Food, Drug and Cosmetic Act modifié par le Food Additive Regulation 21 CFR. 7 US EPA : Technology Transfer Network, Air Toxics Website, Ethyl acrylate 30 AVRIL 2007 3 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP émises lors des purges des réservoirs contenant du • Lors de la fabrication du polychlorure de vinyle, diminuer la polyester insaturé et des résines alkydes. fréquence d’ouverture des réacteurs lors de la • Lors de la production de résines phénoliques, récupérer ou maintenance et automatiser le nettoyage. incinérer les émissions contaminées par les COV, en particulier celles provenant des échappements des Particules en suspension réacteurs. Les particules en suspension (i.e. fines de polymères ou additifs • Lors de la fabrication du polyamide aliphatique, utiliser, en tels que des anticolmatants, etc.) sont émises lors du séchage même temps que l’oxydation thermique, des épurateurs et de l’emballage des polymères. Les autres sources de par voie humide, des condenseurs ou des absorbeurs au particules sont la manutention, le transfert et le dépoussiérage charbon actif. des granulés. Les mesures recommandées de lutte contre les particules consistent notamment à : COV issus de sources diffuses • Optimiser la conception des sécheurs. Les émissions diffuses dans les usines de production de polymères sont principalement dues aux fuites de COV • Utiliser des circuits fermés de gaz. provenant des tuyauteries, vannes, raccords, brides, joints, • Réduire les particules à la source (ex. transfert lors de la conduites ouvertes, réservoirs de stockage à toit flottant, joints granulation) et les éliminer par décantation. de pompes, joints de compresseurs (ex. d’éthylène et de • Installer des précipitateurs électrostatiques, des filtres à propylène), gazoducs, soupapes de détente. Les dégagements poches ou des épurateurs par voie humide. de COV sont également dus aux opérations de • Installer des systèmes d’ensachage automatiques et une chargement/déchargement des matières premières et des ventilation efficace lors des opérations de conditionnement. produits chimiques (ex. dans des réservoirs à toit conique), à la • Mettre en œuvre les bonnes pratiques de nettoyage. préparation et au mélange de produits chimiques (ex. préparation de solutions de catalyseurs ou d’initiateurs de Dégazage et torchage polymérisation et additifs pour polymères) et au traitement des Dans les installations de fabrication de polymères, le torchage eaux usées. Les procédés doivent être conçus de manière à et le dégazage sont des mesures de sécurité importantes visant réduire au minimum les émissions diffuses de gaz toxiques et à assurer que les gaz, qu’ils proviennent des aires de d’hydrocarbures gazeux. Les mesures recommandées production ou des aires de stockage, sont éliminés en toute concernant les COV et les émissions diffuses figurent dans les sécurité en cas d’urgence, de coupure d’électricité, de panne Directives EHS générales. Les pratiques spécifiques à ce d’équipement ou autre situation de fonctionnement anormal des secteur industriel consistent notamment à : installations. Les gaz émis lors des purges d’urgence des réacteurs et autres équipements critiques doivent être • Lors de la fabrication du polyéthylène sous haute pression, acheminés avant rejet vers des réservoirs de décompression où récupérer et recycler les fuites de monomères provenant les réactifs seront récupérés (ex. par distillation à la vapeur ou des compresseurs à piston vers l’étage basse pression. sous vide) ou faire l’objet d’une épuration avant brûlage à la torche. Les pratiques spécifiques à ce secteur industriel consistent notamment à : 30 AVRIL 2007 4 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP • Dans les unités de fabrication du polyéthylène basse o acheminer les rejets d’urgence vers le système de densité (PEBD) et du polyéthylène linéaire à basse récupération du CVM 8. densité, l’éthylène dégagé par la rupture du disque de • Réduire, par l’ajout d’un agent anti-moussant, la mousse sécurité du réacteur à haute pression ne peut pas être formée lors d’un rejet en urgence dans l’atmosphère afin brûlé à la torche, mais doit être évacué dans l’atmosphère d’éviter de colmater le circuit de mise à l’air libre. par une cheminée, après dilution à la vapeur et • Lors d’un rejet en urgence dans l’atmosphère, décharger le refroidissement à l’eau pour réduire au minimum les contenu du réacteur vers un réservoir de décompression, risques de formation de nuages explosifs. Il est puis effectuer une distillation à la vapeur avant rejet. recommandé d’installer des systèmes de sécurité • Lors de la fabrication des latex acryliques et en cas commandés par des capteurs de détonation. d’emballement des réacteurs de polymérisation, éviter • Installer des soupapes de sécurité dans les usines de d’envoyer vers la torche les purges d’urgence des polymérisation pour réduire la quantité de produits réacteurs : chimiques dégagés lors du fonctionnement des clapets de o installer un système de dosage électronique continu surpression, quand le rejet se fait directement dans des réactifs dans le réacteur, fonctionnant selon la l’atmosphère. cinétique réelle de polymérisation ; • Les polymères peuvent colmater les tuyauteries, il est donc o utiliser des inhibiteurs chimiques pour arrêter la recommandé d’installer des systèmes de sécurité réaction ; redondants et de procéder à des visites régulières. Les o prévoir un refroidissement d’urgence du réacteur ; circuits comportant des soupapes de sécurité doivent être o prévoir une alimentation électrique de secours pour protégés en amont par des dispositifs d’arrêt permettant l’agitateur du réacteur ; d’éviter les pertes et les colmatages. Installer des raccords o acheminer le contenu du réacteur vers un réservoir de pour vérifier le fonctionnement des systèmes de sécurité décompression. lors du fonctionnement de l’usine. • Lors de la fabrication du polychlorure de vinyle, réduire au Sources de combustion et rendements énergétiques minimum les dégazages d’urgence dans l’atmosphère en Les usines de polymérisation consomment de grandes quantités cas d’emballement des réacteurs de polymérisation : d’énergie et de vapeur qui sont généralement produites sur site, o installer des instruments de contrôle de l’alimentation dans des unités de cogénération. Les émissions liées au des réacteurs et des conditions de fonctionnement ; fonctionnement de ces installations doivent être réduites au o utiliser des inhibiteurs chimiques pour arrêter la minimum, grâce à l’adoption d’une stratégie globale alliant réaction ; réduction des besoins en énergie, utilisation de carburants plus o prévoir un refroidissement d’urgence du réacteur ; propres et installation de dispositifs de lutte contre les o prévoir une alimentation électrique de secours pour émissions. Des recommandations sur l'utilisation rationnelle de l’agitateur du réacteur ; l'énergie figurent dans les Directives EHS générales. 8 Document BREF de l’EIPPCB (2006) 30 AVRIL 2007 5 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP Les usines de polymérisation fonctionnent sous des conditions de dioxines et de furanes. Les mesures de prévention et de variées de température et de pression. Il est donc en général lutte antipollution recommandées consistent, notamment, à : possible et souhaitable de prévoir des systèmes à contre- courant pour récupérer la chaleur (ex. vapeur basse pression • exploiter les usines d’incinération conformément aux pour la distillation ou le chauffage) et l’énergie de compression. normes techniques agréées au plan international 9 ; 10 Concevoir les opérations de purification en prenant en compte • Maintenir de bonnes conditions d'exploitation, notamment leur rendement thermodynamique permet de réduire les besoins des températures d'incinération et de gaz de combustion en énergie. Le séchage et la finition des polymères sont des suffisamment élevées, pour éviter la formation de dioxines étapes importantes en raison de leurs besoins énergétiques et et de furanes ; de la sensibilité des polymères à la chaleur et aux contraintes • Veiller à ce que les niveaux d'émission correspondent aux mécaniques. Les techniques d’économies d’énergie sont les valeurs recommandées (voir le tableau 2). systèmes de déshydratation, les circuits fermés d’eau de Eaux Usées refroidissement, le séchage sous gaz inerte en circuit fermé, les extrudeuses à faible cisaillement pour le mélange, Eaux usées industrielles l’augmentation de la concentration en polymères et les pompes Les eaux usées produites par ce secteur industriel peuvent à engrenages pour la granulation. contenir des hydrocarbures, des monomères et autres produits chimiques, des polymères et autres solides (en suspension ou Gaz acides en émulsion), des tensioactifs et des émulsifiants, des Dans les unités de fabrication de polymères par catalyse composés oxygénés, des acides, des sels inorganiques et des ionique, les effluents gazeux produits par le séchage peuvent métaux lourds. contenir des traces de chlorure d’hydrogène (HCl) provenant de Les stratégies de gestion des eaux usées recommandées l’hydrolyse catalytique des composés organiques chlorés. Bien consistent, notamment, à : que ces acides soient en général présents à faible concentration, il est recommandé de tester le flux gazeux et de • Recycler dans le procédé les eaux usées contenant des mettre en œuvre des mesures de lutte contre la pollution (ex. monomères volatiles (ex. CVM, styrène, acrylonitrile, épuration par voie humide) si les niveaux deviennent esters acryliques, acétate de vinyle, caprolactame) ou des significatifs. solvants de polymérisation (ex. condensats produits par la distillation à la vapeur des suspensions ou du latex, Dioxines et furanes condensats après élimination des solvants ou eaux usées Les unités d’incinération de déchets gazeux, liquides et solides produites après les opérations de maintenance). Si le font souvent partie des usines de fabrication des polymères. recyclage n’est pas possible, procéder à une distillation L’incinération de composés organiques chlorés (comme les flash ou autre méthode de séparation équivalente pour chlorophénols) peut produire des dioxines et des furanes. Certains catalyseurs revêtant la forme de composés de métaux 9 Par exemple : Directive 2000/76/CE du Parlement européen et du Conseil, du de transition (comme le cuivre) facilitent également la formation 4 décembre 2000, sur l’incinération des déchets. 10 Par exemple : Directive 2000/76/CE du Parlement européen et du Conseil, du 4 décembre 2000, sur l’incinération des déchets. 30 AVRIL 2007 6 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP éliminer les COV avant rejet dans l’unité de traitement des • Préparer et mettre en œuvre, au niveau des usines, des eaux usées de l’unité. programmes de gestion des matières dangereuses incluant • Séparer et recycler dans le procédé les composés des plans de prévention et de contrôle des déversements, organiques. Si le recyclage n’est pas possible, procéder à conformément aux recommandations figurant dans les leur incinération. Directives EHS générales. • Traiter par incinération catalytique ou thermique les • Prévoir des collectes suffisantes de fluides industriels pour effluents contaminés non recyclables, comme les eaux maximiser leur recyclage dans la production et éviter leur usées produites lors de la fabrication du polyester ou des rejet dans le système de drainage des eaux huileuses. polymères thermodurcissables. • Lors de la récupération des polymères obtenus par Traitement des eaux usées industrielles émulsion ou suspension, séparer les catalyseurs ou Les techniques de traitement des déchets liquides de cette initiateurs de polymérisation selon leur biodégradabilité, branche d'activité sont la séparation à la source et le avant leur rejet dans les eaux usées. prétraitement des flux concentrés d'eaux usées. Le traitement • Si le procédé utilise des catalyseurs ou initiateurs de des eaux usées donne généralement lieu au recours à : des polymérisation peu biodégradables ou non biodégradables, bacs à graisses, des écumeurs, la flottation à air dissous ou des installer une unité de prétraitement spéciale avant leur séparateurs huile/eau qui permettent de séparer les huiles des envoi dans l’unité de traitement des eaux usées. solides flottables, des systèmes de filtration permettant de • Lors de la récupération des polymères obtenus par récupérer les solides filtrables, des systèmes de répartition des polymérisation ionique, pré-traiter comme requis les eaux flux et des charges, la sédimentation des solides en suspension contenant des ions métalliques provenant des catalyseurs dans des clarificateurs, des traitements biologiques, le plus (ex. Li, Ni, Co, V, etc.) avant leur envoi dans l’unité de souvent aérobies, qui permettent de réduire la quantité de traitement des eaux usées. matière organique soluble (DBO), la chloration des effluents si une décontamination s'avère nécessaire, la déshumidification et • Envoyer les solutions de réactifs usagés dans une unité l'élimination des résidus dans des décharges destinées spécialisée pour élimination. spécifiquement aux déchets dangereux. • Neutraliser les effluents acides et alcalins provenant de la préparation d’eau déminéralisée avant de les envoyer dans Des mesures de contrôle d'ingénierie supplémentaires peuvent le système de traitement des eaux usées de l’unité. s'avérer nécessaires pour : i) contenir et traiter les composés • Tester les eaux contaminées produites par le nettoyage organiques volatils récupérés après traitement des eaux usées programmé lors de la révision de l’usine. Ces eaux peuvent issues des opérations industrielles ; ii) éliminer les composés nécessiter une décontamination dans le système de organiques récalcitrants et les ingrédients actifs à l'aide de traitement des eaux usées de l’usine. charbon actif ou par oxydation chimique avancée ; iii) réduire la • Recueillir les effluents huileux (ex. dus aux fuites) dans des toxicité des effluents à l'aide de technologies adaptées (osmose caniveaux fermés pour décantation et rejet dans l’unité de inversée, échange d'ions, charbon actif, etc.) ; iv) contenir et traitement des eaux usées. neutraliser les nuisances olfactives. 30 AVRIL 2007 7 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP La gestion des eaux industrielles est traitée dans les Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires figurant dans les EHS générales, qui présentent des exemples de modes de Directives EHS générales. Les déchets dangereux spécifiques traitement. en ayant recours à ces technologies et en suivant les à ce secteur industriel sont les solvants et les huiles usagés, les bonnes pratiques en matière de gestion des eaux usées, les catalyseurs usagés, les gâteaux de filtration saturés et les installations devraient satisfaire aux directives pour les valeurs déchets de polymères solides issus des usines de des décharges des eaux usées portées dans le tableau polymérisation 11. pertinent de la section 2 du document pour cette branche d'activité. Catalyseurs usagés Les catalyseurs usagés proviennent des remplacements Autres eaux usées et consommation d'eau programmés des lits catalytiques dans les réacteurs de Les directives sur la gestion des eaux usées non contaminées purification des monomères (ex. hydrogénation des impuretés provenant des équipements sanitaires, des eaux de pluies non dans les alcènes simples) ou plus rarement, de catalyses contaminées, et des eaux d'égout sont présentées dans les hétérogènes. Les catalyseurs usagés peuvent contenir du Directives EHS générales. Les écoulements d’eau contaminée nickel, du platine, du palladium et du cuivre, selon le procédé doivent être acheminés de manière à passer par le système de utilisé. Les méthodes de gestion recommandées pour les traitement des eaux usées industrielles. La collecte et le catalyseurs usagés sont les suivantes : traitement des eaux de ruissellement peuvent comporter la récupération des écoulements sur les zones pavées et un • Une gestion sur site appropriée, qui consiste à immerger bassin de décantation pour récupérer les résines. Des les catalyseurs pyrophoriques usagés dans l'eau lors de recommandations pour réduire la consommation d’eau, en leur stockage et transport temporaire, jusqu'à leur lieu de particulier dans les sites où les ressources naturelles en eau traitement final afin d’éviter tout risque de réaction sont limitées, sont fournies dans les Directives EHS générales. exothermique incontrôlée; • Le renvoi des catalyseurs au fabricant en vue de leur Matières dangereuses régénération ou une gestion hors site par des entreprises Les installations de fabrication de polymères consomment et spécialisées qui peuvent soit récupérer les métaux lourds stockent des quantités importantes de matières dangereuses, ou les métaux précieux en utilisant dans la mesure du qu’il s’agisse de matières premières ou intermédiaires ou de possible des procédés de récupération et de recyclage, produits finis. Les pratiques recommandées en matière de soit gérer les catalyseurs usés suivant les méthodes de gestion, et en particulier de manutention, de stockage et de gestion des déchets industriels recommandées dans les transport des matières dangereuses ainsi que les questions Directives EHS générales. Les catalyseurs contenant du concernant les substances appauvrissant la couche d'ozone platine ou du palladium doivent être envoyés dans une (sao) sont présentées dans les Directives EHS générales. installation de récupération des métaux précieux ;. Gâteaux de filtration saturés Déchets Le stockage et la manutention des déchets dangereux et non dangereux doivent être conformes aux bonnes pratiques 11Cf. Chapitre sur les dioxines et les furanes, pour les recommandations relatives aux émissions dues à l’incinération des déchets organiques chlorés. 30 AVRIL 2007 8 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP La polymérisation en solution produit des gâteaux de filtration Bruit saturés, par exemple lors de l’élimination des catalyseurs Les activités les plus bruyantes sont les étapes de usagés dans la solution de polymères ou lors de la transformation physique des polymères (ex. tamisage, broyage, désodorisation ou de la clarification. Les pratiques transport pneumatique) et les machines tournantes de grande recommandées de gestion des gâteaux de filtration saturés taille telles que les extrudeuses, les compresseurs, les turbines, consistent notamment à limiter l’utilisation d’agents de les pompes, les moteurs électriques, les ventilateurs et les purification grâce à une régénération en ligne et l’emploi de refroidisseurs d’air. Lors des dépressurisations en urgence, les matériaux à durée de vie élevée, un conditionnement adapté niveaux élevés de bruit sont dus aux gaz sous haute pression lors du stockage temporaire et du transport et la sous-traitance envoyée aux torches ou aux rejets de vapeur dans par des entreprises spécialisées. l’atmosphère. Les pratiques recommandées en matière de gestion du bruit sont présentées dans les Directives EHS Déchets de polymères solides générales. Les déchets de polymères sont produits fors du fonctionnement normal de l’usine (ex. filtration du latex, tamisage des poudres 1.2 Hygiène et sécurité au travail et broyage des granulés), des changements de production, du Les problèmes d'hygiène et de sécurité au travail susceptibles démarrage, de la maintenance et des arrêts en urgence des de se poser durant la construction et le démantèlement des équipements de fabrication des polymères. installations de fabrication de polymères sont semblables à ceux Les mesures de prévention et de dépollution recommandées rencontrés dans d'autres installations industrielles, et les consistent, notamment, à : mesures à prendre pour gérer ces problèmes sont décrites dans les Directives EHS générales. • Recycler ou réutiliser les déchets dans la mesure du possible au lieu de les éliminer. Une option de recyclage Les questions d'hygiène et de sécurité au travail propres à est la vente des cires aux industries spécialisées. chaque installation doivent être identifiées sur la base d'une • Utiliser des traitements adaptés pour éliminer et séparer analyse de la sécurité au travail ou d'une évaluation globale des les COV (ex. distillation à la vapeur). risques, en utilisant une méthode établie telle qu'une étude • Trier et stocker les produits dans un endroit offrant toutes d'identification des risques [HAZID], une étude sur les risques et les garanties de sécurité. Certains déchets de polymères l'exploitabilité [HAZOP] ou une évaluation quantitative des (ex. polymères ayant subi des contraintes thermiques et de risques [QRA]. De manière générale, la planification des cisaillement au démarrage ou à l’arrêt des lignes de mesures de gestion de la santé et de la sécurité doit suivre une séchage et de finition, polymères oxydés récupérés lors de démarche systématique et structurée visant à prévenir et à l’entretien des sécheurs, croûtes sans antioxydants et maîtriser les risques physiques, chimiques, biologique et polymères vieillis) peuvent être instables et susceptibles radiologiques pour la santé et la sécurité, tels qu’ils sont décrits d’auto-échauffement et d’auto-inflammation. Ces déchets dans les Directives générales. Les risques les plus significatifs doivent être stockés en respectant toutes les conditions de en matière d’hygiène et de sécurité au travail sont associés à sécurité, puis éliminés (ex. incinérés) dès que possible. 30 AVRIL 2007 9 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP l’exploitation d’une installation de fabrication de polymères et sont principalement dus aux fuites provenant des joints ou rentrent dans les catégories suivantes : survenant lors de la maintenance. En ce qui concerne les unités de production de polyéthylène basse densité (PEBD), les • Sécurité des opérations accidents sont liés à la rupture du disque de sécurité du • Incendies et explosions réacteur et à l’explosion du séparateur haute pression. Les • Autres risques chimiques mesures spécifiques de sécurité consistent notamment à : • Espaces confinés • L’éthylène dégagé par la rupture du disque de sécurité du Sécurité des opérations réacteur à haute pression ne peut pas être brûlé à la Des protocoles garants de la sécurité des opérations doivent torche, mais doit être évacué dans l’atmosphère par une être suivis en raison des caractéristiques propres à cette cheminée basse, après dilution à la vapeur et branche d’activité, qui fait intervenir des réactions chimiques refroidissement à l’eau pour réduire au minimum les complexes, l’utilisation de matières dangereuses (composés risques de formation de nuages explosifs. toxiques, réactifs, inflammables ou explosifs) et des réactions • Éviter la décomposition des produits dans les réacteurs en plusieurs étapes. Pour gérer la sécurité des opérations, il tubulaires en éliminant la chaleur, contrôlant le profil de importe de prendre des mesures pour : température, accélérant la vitesse du flux et contrôlant efficacement la pression. • Évaluer les dangers physiques que les matériaux utilisés et • Éviter l’explosion des séparateurs à haute pression par la les réactions chimiques peuvent présenter ; conception des cuves de réacteur, le dosage précis des • Réaliser des analyses des risques liés aux pratiques de peroxydes, le contrôle de la température de polymérisation, chimie industrielle et d'ingénierie utilisées, y compris en la détection rapide des réactions exothermiques matière de thermodynamique et de cinétique ; incontrôlées, l’isolation et la dépressurisation rapides des • Examiner les procédures d'entretien préventif et l'intégrité réacteurs et séparateurs et leur bonne maintenance. mécanique des installations et des équipements industriels ; Lors de la production du polyéthylène haute densité (PEHD) et • Former les opérateurs ; du polyéthylène linéaire à basse densité, les risques d’incendies • Formuler des consignes d'exploitation et des procédures sont dus aux conditions de haute pression et de haute d'intervention d'urgence. température dans le réacteur de polymérisation et au désolvanteur qui fonctionne avec des débits élevés de solvants Les recommandations spécifiques à chaque filière sont les hydrocarbonés, à une température proche de la température suivantes : d’auto-inflammation de ces solvants. Lors de la fabrication du PEHD par suspension épaisse et du polypropylène isotactique Fabrication du polyéthylène par le procédé en masse, un déversement du réacteur peut Le risque spécifique de cette activité et le rejet éventuel de entraîner un nuage explosif par l’évaporation instantanée de grandes quantités d’éthylène chaud dans l’atmosphère qui l’isobutane et du propylène. La conception des équipements et pourrait entraîner l’explosion d’un nuage de gaz. Les accidents des circuits de tuyauterie, la maintenance, l’implantation et la 30 AVRIL 2007 10 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP configuration de l’usine et le nombre de vannes d’arrêt Mélange, finition et conditionnement d’urgence doivent se faire selon des normes techniques Ces opérations présentent des risques d’incendies dans les agréées au plan international, afin de prévenir les déversements mélangeurs et les extrudeuses (si les polymères sont et les nuages explosifs. surchauffés) et dans les équipements traitant des mélanges d’air et de polymères en poudre (ex. sécheurs, transport Fabrication du PVC pneumatique et broyeurs). Il est recommandé d’utiliser des Un rejet accidentel dans l’atmosphère de CVM et la formation installations électriques répondant à des normes agréées au d’un nuage toxique et explosif qui en résulte peuvent être dus à plan international, de mettre à la terre tous les équipements et l’ouverture des soupapes suite à l’emballement du réacteur de de prévoir des systèmes spécifiques de lutte contre les la polymérisation. Les actions à prendre consistent en un incendies. dégazage et un rinçage à la vapeur avant d’ouvrir le réacteur. Incendies et explosions Lors des opérations de récupération après polymérisation, le Chlorure de vinyle monomère (CVM) CVM est facilement oxydé par l’air en poly-peroxydes. Après la Le CVM est classé comme toxique et carcinogène (catégorie 1 récupération, le CVM est stocké dans un réservoir d’attente du CIRC 13), il est gazeux en conditions normales (point réfrigéré ou pressurisé. L’ajout éventuel d’un inhibiteur d’ébullition = -13,9 °C) et potentiellement explosif quand il entre chimique, tel que le phénol à empêchement stérique, permet de en contact avec l’air. Le CVM est stocké sous forme liquide prévenir la formation de poly-peroxydes. Les poly-peroxydes dans des réservoirs réfrigérés ou pressurisés. Le transport du formés restent normalement dissous dans le CVM, où ils CVM, notamment dans des gazoducs, doit être conforme aux réagissent lentement pour former le PVC. Cependant, si le CVM bonnes pratiques internationales en matière de transport des liquide contenant les poly-peroxydes s’évapore, les poly- matières dangereuses. Lors de l’étude de l’emplacement d’une peroxydes peuvent précipiter et se décomposer en une réaction nouvelle usine de synthèse de PVC, il convient de considérer la exothermique, avec un risque d’explosion et de formation d’un position des usines de production des monomères, afin de nuage toxique 12. réduire au minimum les temps de stockage et de limiter les Polymérisation discontinue dangers dus au transport 14. Ce procédé présente un danger d’emballement et d’explosion Styrène du réacteur de polymérisation, en cas de dosage erroné des Le styrène polymérise facilement et doit être stocké sous des réactifs ou de panne des systèmes d’agitation ou de transfert températures basses, avec une quantité appropriée d’inhibiteur thermique. Les pratiques recommandées de sécurité consistent (4-tertiobutylcatéchol) et dans des réservoirs conçus et notamment à limiter la polymérisation discontinue et à mettre en construits selon des normes agréées au plan international. œuvre des contrôles, comme l’installation d’une alimentation électrique de secours, le refroidissement, l’ajout d’inhibiteurs et l’installation de réservoirs de décompression. 13 Monographie du CIRC sur l’évaluation des risques de cancer chez l’homme, Volume 19 http://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/vol19/volume19.pdf 14 Le coût du transport peut être un facteur déterminant pour implanter une 12 Document BREF de L’EIPPCB (2006) nouvelle installation près des sources de CVM. 30 AVRIL 2007 11 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP Acide acrylique et esters 15,16 et dégage des vapeurs inflammables au contact de l’air, il doit L’acide acrylique est un liquide qui gèle à 13 °C. Il est donc être stocké sous gaz inerte. extrêmement réactif et la polymérisation peut devenir incontrôlée si elle n’est pas inhibée. Les accidents sont Alkyles métalliques (Al, Li, Zn, Na, K, etc.) Les alkyles métalliques les plus communément utilisés sont les relativement fréquents dans les sites de stockage d’acide alkyles d’aluminium et de magnésium pour la polymérisation acrylique des alcènes de type Ziegler-Natta et les alkyls de lithium pour la L’acide acrylique vendu sous une forme inhibée par du polymérisation anionique des styrènes et diènes. Il est monométhyléther d’hydroquinone, qui est actif en présence recommandé notamment de : d’air. Il est facilement inflammable en cas de surchauffe et doit être conservé dans des cuves en acier inoxydable. Il faut éviter • Préparer des plans spécifiques de prévention et de lutte la surchauffe ou le gel, car faire fondre de l’acide acrylique gelé contre les incendies pour maîtriser les risques associés présente le risque de perdre le contrôle de la polymérisation. aux alkyles métalliques 18. Les esters acryliques se comportent de la même manière, mais • Respecter les distances de sécurité, à l’intérieur comme à ils ne présentent pas de risques en cas de gel. l’extérieur de l’usine 19. • Transporter les produits en camions-citernes, wagons- Phénol citernes, réservoirs portables ou réservoirs ISO, selon des Le phénol fond à 40,7 °C et il est généralement réceptionné, normes agréées au plan international 20. stocké et manutentionné en fusion. Les réservoirs doivent être • Transférer les produits vers des lieux de stockage équipés d’un système de récupération de vapeur et de sécurisés grâce à des vannes, raccords et pompes serpentins de chauffage. La mise sous azote est également conçues dans ce but. recommandée. Les tuyauteries et les raccords doivent être • Maintenir les réservoirs de stockage sous azote et prévoir tracés à la vapeur et purgés à l’azote avant et après tout une mise à l’atmosphère au moyen de joint(s) transfert de produit. hydraulique(s). Surveiller les niveaux et débits de produits à l’aide d’instruments et d’alarmes de haute fiabilité. Formaldéhyde • Équiper les zones de stockage des alkyles métalliques de Le formaldéhyde est utilisé à des concentrations de 37 à 50 % murs de confinement et prévoir une pente à l’intérieur de sous forme d’une solution aqueuse généralement stabilisée par ces murs pour faciliter le drainage vers une fosse de de petites quantités de méthanol (<1 %). Le formaldéhyde est brûlage d’urgence. un carcinogène confirmé pour l’homme (catégorie 1 du CIRC 17) 18 La brumisation peut être utilisée pour désactiver les alkyls pyrophoriques. En cas d’incendie, il n’est pas recommandé d’utiliser de grandes quantités d’eau ou 15 Acrylic acid - A summary of safety and handling, 3e Édition, 2002. de mousse, en raison de leur réactivité violente avec les alkyls d’aluminium. Intercompany Committee for the Safety and Handling of Acrylic Monomers L’eau doit plutôt servir à refroidir les objets à proximité, soit directement, soit (ICSHAM). sous forme d’un rideau protecteur contre la radiation thermique. D’autres 16 Acrylate esters – A summary of safety and handling, 3e Édition, 2002. agents, comme le CO2 ou autres produits chimiques en poudre sont nécessaires Intercompany Committee for the Safety and Handling of Acrylic Monomers en grande quantité pour lutter contre les incendies et éviter tout réamorçage. (ICSHAM). 19 E.J Major, H.G. Wissink, J.J. de Groot, (Akzo Nobel), Aluminum Alkyl Fires 17 Monographie du CIRC sur l’évaluation des risques de cancer chez l’homme, 20 Recommandations de l’ONU relatives au transport des marchandises Volume 88 http://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/vol88/volume88.pdf dangereuses. Règlement type. 13e édition révisée (2003). 30 AVRIL 2007 12 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP Peroxydes • Préparer des plans spécifiques de prévention et de lutte Les peroxydes organiques et inorganiques ainsi que les dérivés contre les incendies pour maîtriser les risques associés diazoïques sont largement utilisés comme initiateurs pour la aux oxydants inorganiques forts 27. polymérisation radicalaire. Les peroxydes inorganiques, comme le peroxyde d’hydrogène et les ions peroxydisulfates, sont Polymères susceptibles d’entraîner de violentes réactions avec les Les incendies dans les magasins de stockage des polymères substrats organiques. Les peroxydes inorganiques sont des peuvent être difficiles à maîtriser en raison de la chaleur de oxydants et présentent donc les risques suivants : augmentation combustion très élevée de la plupart des polymères. La de la combustibilité des matériaux combustibles, inflammation combustion des polymères lors des incendies produit des spontanée des matériaux combustibles, décomposition rapide et nuages toxiques. Il est recommandé, notamment, de : auto-entretenue pouvant entraîner une explosion, dégagement • Concevoir les bâtiments de stockage selon des normes de gaz dangereux et explosion s’ils sont mélangés avec des techniques agréées au plan international, en prévoyant composés incompatibles ou exposés à une flamme. Il est notamment une ventilation appropriée, un contrôle de la recommandé notamment de : température de l’air et une protection contre • Transporter et manipuler les formulations à base de l’ensoleillement direct. peroxydes selon les recommandations du fabricant et • Adopter des systèmes efficaces de prévention et de lutte selon les normes agréées au plan international 21, 22, 23. contre les incendies, notamment en installant des • Séparer les zones de stockage. Concevoir et construire les détecteurs de fumée, des détecteurs infrarouges de points usines selon des normes techniques agréées au plan chauds et des extincteurs automatiques d'incendie prévus international (ex. Codes NFPA (National Fire Protection pour la charge thermique considérée. Agency) 24 , 25). Stocker les peroxydes organiques dans • Conserver les polymères dans des emballages fermés, car des bâtiments prévus à cet effet, climatisés et à l’épreuve ils présentent pour la plupart une potentialité de des explosions 26. vieillissement oxydant sous l’effet de la chaleur et de la lumière. • Adopter des procédures « premier entré, premier sorti » pour les produits, faire des visites de contrôle fréquentes et mettre en œuvre les bonnes pratiques de nettoyage. Effectuer des contrôles de sécurité sur les matériaux ayant vieillis : ils doivent être suivis, puis séparés pour être 21 Recommandations de l’ONU relatives au transport des marchandises dangereuses. Règlement type. 13e édition révisée (2003). éliminés. 22 Safety and handling of organic peroxides. Guide préparé par l’Organic peroxide producers safety division de la SPI (Society of the plastics industry). Publication N° AS-109 23 NFPA 432, Code for the Storage of Organic Peroxide Formulations. Édition 2002 24 NFPA 430, Code for the Storage of Liquid and Solid Oxidizers. Édition 2004 25 NFPA 432, Code for the Storage of Organic Peroxide Formulations. Édition 2002 26 Les peroxydes de classe 3 peuvent nécessiter des normes de stockage plus 27 Par exemple, l’agent extincteur le plus efficace conte les peroxydes sévères. organiques est l’azote liquide appliqué avec un équipement télécommandé. 30 AVRIL 2007 13 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP Produits Chimiques polymères, leur manipulation ou leur transport à l’extérieur des L’exposition par inhalation et l’exposition cutanée à des produits installations, causant de graves accidents. Les chimiques lors du fonctionnement normal de l’usine doivent être recommandations concernant la gestion de ces questions sont gérées conformément aux résultats obtenus lors de l’analyse de présentées dans le chapitre précédent « Hygiène et sécurité au la sécurité au travail et de l’hygiène industrielle et comme stipulé travail ». Les principaux risques doivent être gérés dans les chapitres sur l’hygiène et la sécurité au travail des conformément à la réglementation internationale et aux Directives EHS générales. Les mesures de protection meilleures pratiques (Recommandations de l'OCDE 28 Directive comprennent la formation du personnel, l’application d’un Seveso II de l'UE 29 et Règlement de l'Agence pour la protection système de permis de travail, l’utilisation d’équipements de de l'environnement des États-Unis sur le programme de gestion protection individuelle (EPI) et l’installation de systèmes de des risques [USA EPA Risk Management Program Rule] par détection des gaz toxiques dotés d’alarmes. exemple). 30 Espaces confinés De plus amples recommandations sur la gestion des matériaux dangereux figurent dans les chapitres correspondants des Si les risques associés aux espaces confinés ne sont pas bien Directives EHS générales : Gestion des matières dangereuses gérés, ils peuvent dans le pire des cas (comme dans toutes les (Risques majeurs), Sécurité du trafic, Transport des Matières autres branches d'activité) provoquer des pertes en vie dangereuses et Élaboration de plans de préparation et humaine. L’accès du personnel aux espaces confinés et la d’intervention d’urgence. De plus amples recommandations probabilité d'accident varient selon la conception, les concernant les transports par mer et les transports ferroviaires équipements et les infrastructures des installations. Les ainsi que les installations côtières figurent dans les Directives espaces confinés dans les usines de production de polymères EHS pour les transports maritimes, pour les transports sont par exemple les réacteurs où le personnel doit pénétrer ferroviaires, pour les ports et les terminaux et pour les terminaux lors de la maintenance. Les responsables des installations pétroliers pour pétrole brut et produits pétroliers. doivent élaborer et mettre en place des procédures d’entrée dans les espaces confinés, comme indiqué dans les Directives EHS générales. 2.0 Indicateurs de performance et suivi des résultats 1.3 Santé et sécurité de la population 2.1 Environnement Les impacts de la construction et du démantèlement des Directives pour les émissions et les effluents installations de fabrication de polymères sur la santé et la Les tableaux 1 et 2 présentent les directives pour les émissions sécurité de la population sont les mêmes que dans la plupart et les effluents dans cette branche d'activité. Les valeurs des branches d'activité et sont examinés dans les Directives indiquées pour les émissions et les effluents industriels dans EHS générales. Les risques les plus graves pour la santé et la sécurité des populations locales sont ceux liés à l’exploitation 28 Principes directeurs de l'ocde pour la prévention, la préparation et l'intervention en matière d'accidents chimiques, deuxième édition (2003) des installations de production car des incendies et des 29 Directive 96/82/ec du conseil de l'ue, ou directive seveso ii, amendée par la explosions peuvent se produire durant la fabrication des directive 2003/105/ec. 30 Epa, 40 cfr part 68, 1996 - dispositions relatives à la prévention des accidents chimiques 30 AVRIL 2007 14 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP cette branche d'activité correspondent aux bonnes pratiques Tableau 1. Émissions atmosphériques internationales en ce domaine, telles qu'exprimées par les Valeur normes pertinentes des pays qui ont des cadres réglementaires Polluant Unité donnée dans les directives agréés. Ces directives sont réalisables, dans le cadre de Particules en suspension mg/Nm3 20 conditions d’exploitation normales, dans les établissements Oxydes d’azote mg/Nm3 300 Chlorure d’hydrogène mg/Nm 3 10 conçus et exploités de manière appropriée qui appliquent les Oxydes de soufre mg/Nm3 500 techniques de prévention et de contrôle de la pollution g/t PVC Chlorure de vinyle (suspension) 80 examinées dans les sections précédentes de ce document. (CVM) g/t PVC 500 (émulsion) 5 (15 pour les Les directives relatives aux émissions s'appliquent aux Acrylonitrile mg/Nm3 sécheurs) émissions inhérentes au processus de production. Les Ammoniac mg/Nm3 15 COV mg/Nm3 20 directives concernant les émissions produites par les opérations Métaux lourds (total) mg/Nm3 1,5 de combustion associées aux activités de cogénération de Hg mg/Nm3 0,2 centrales ayant une puissance installée ne dépassant pas Formaldéhyde mg/m 3 0,15 Dioxines / Furanes ng TEQ/Nm3 0,1 50 mwth figurent dans les Directives EHS générales ; les émissions des centrales électriques de plus grande taille sont présentées dans les Directives EHS pour l'électricité thermique. Utilisation des ressources, consommation Des informations sur les conditions ambiantes basées sur la d'énergie, volume d'émission et production de charge totale des émissions sont présentées dans les déchets Directives EHS générales. Le tableau 3 présente, à titre d’exemple, des indicateurs relatifs à la consommation de ressources, d’énergie et d’eau, aux Les directives concernant les effluents s'appliquent au rejet émissions et à la production de déchets. Les valeurs de direct des effluents traités dans les eaux de surface à des fins référence utilisées sont indiquées uniquement à des fins de de consommation générale. Les niveaux de rejets propres à un comparaison. Les projets industriels doivent s’efforcer site donné peuvent être établis lorsqu'il existe des systèmes de d’améliorer systématiquement leurs performances dans ces collecte et de traitement des eaux usées gérés par le secteur domaines. public, selon les conditions dans lesquelles ils sont utilisés ou dans le cas de rejets directs dans les eaux de surface, selon la classification de l'utilisation des eaux réceptrices telle qu'elle est décrite dans les Directives EHS générales. Les niveaux indiqués doivent être atteints, pour des effluents non dilués, pendant au moins 95% du temps pendant lequel l’usine ou l’unité fonctionne, calculé sur la base du nombre annuel d’heures d’exploitation. Tout écart par rapport à ces valeurs limites qui tiendrait à des conditions locales propres au projet considéré doit être justifié dans l’évaluation environnementale. 30 AVRIL 2007 15 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP Suivi des impacts environnementaux Tableau 2.. Effluents Des programmes de suivi des impacts environnementaux dans Valeur donnée Polluant Unité dans les directives cette branche d'activité doivent être mis en place de manière à pH pH 6-9 couvrir toutes les activités qui peuvent avoir des impacts Augmentation de C ≤3 température environnementaux importants dans des conditions d'exploitation DBO5 mg/l 25 normales ou dans des conditions anormales. Les activités de Demande chimique en mg/l 150 suivi des impacts environnementaux doivent être basées sur oxygène (DCO) Azote total mg/l 10 des indicateurs directs ou indirects d'émissions, d’effluents, et Phosphore total mg/l 2 d’utilisation des ressources applicables au projet considéré. Les Soufre mg/l 1 Huile et graisse mg/l 10 activités de suivi doivent être suffisamment fréquentes pour MES mg/l 30 fournir des données représentatives sur les paramètres mg/l Cadmium 0,1 considérés. Elles doivent être menées par des personnes ayant Chrome (total) mg/l 0,5 reçu la formation nécessaire à cet effet, suivant des procédures Chrome (héxavalent) mg/l 0,1 Cuivre mg/l 0,5 de suivi et de tenue des statistiques et utilisant des instruments Zinc mg/l 2 bien calibrés et entretenus. Les données produites par les mg/l Plomb 0,5 activités de suivi doivent être analysées et examinées à Nickel mg/l 0,5 Mercure mg/l 0,01 intervalles réguliers et comparées aux normes d’exploitation afin Phénol mg/l 0,5 de permettre l’adoption de toute mesure corrective nécessaire. Benzène mg/l 0,05 De plus amples informations sur les méthodes Chlorure de vinyle mg/l 0,05 d’échantillonnage et d’analyse des émissions et des effluents Halogènes organiques mg/l 0,3 adsorbables applicables figurent dans les Directives EHS générales. Toxicité À déterminer au cas par cas 30 AVRIL 2007 16 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP Tableau 3. Consommation de ressources et d’énergie, émissions et déchets Paramètre Unité Référentiel industriel (UE, 1999, meilleure moyenne 50 %) Polyéthylène Polystyrène Polystyrène Produit PEBD 20 PEHD14 linéaire à basse HIPS de base expansé densité Consommation directe d’énergie12 kWh/t 720 570 580 3002 4102 5002 Consommation d’énergie primaire13 kWh/t 2 070 1 180 810 -- -- -- Consommation d’eau3 m3/t 1,7 1,9 1,1 0,8 0,8 5,0 Émission de poussières g/t 17 56 11 2 2 30 Émission de COV10 g/t 700 – 1 100 650 180 – 5001 85 85 450 - 7004 DCO g/t 19 17 39 30 -- -- Déchets inertes kg/t 0,5 0,5 1,1 2,0 3,0 6,0 Déchets dangereux kg/t 1,8 3,1 0,8 0,5 0,5 3,0 Produits PVC produit par PVC produit par PET15 19 Polyamide 615 17 Polyamide 6-615 16 polymérisation polymérisation en suspension en émulsion Consommation directe d’énergie kWh/t 750–1 100 2 000-3 000 850 – 1 500 1 800 – 2 000 1 600 – 2 100 Consommation d’énergie primaire kWh/t 1 100-1 600 2 800-4 300 -- -- -- Eaux usées m3/t 4,09 -- 0,6 - 25 1-3 1,5 – 3,0 Émission de poussières g/t 406 9 2006 9 -- -- -- Émission de monomères dans g/t 18 - 43 245-813 -- 6 – 10 -- l’air5, 9,10 Émission de COV 10 g/t -- -- 518 -- 10 - 30 Rejet de monomères dans l’eau7,9 g/t 3,5 10 -- -- -- DCO g/t 4808 9 3408 9 2 000 – 16 000 4 300 – 5 70016 4 500 – 6 00016 Déchets inertes kg/t -- -- 0,8 – 18 3,0 – 3,5 3,0 – 3,5 Déchets dangereux kg/t 559 749 < 0,45 0,2 – 0,5 0,2 – 0,5 Produits Résines polyester insaturé Consommation directe d’énergie kWh/t < 1 000 Consommation d’énergie primaire kWh/t -- Eaux usées m3/t 1–5 Émission de poussières g/t 5 – 30 Émission de monomères dans l’air g/t -- Émission de COV10 g/t 40 – 100 Rejet de monomères dans l’eau g/t -- DCO g/t -- Déchets inertes kg/t -- Déchets dangereux kg/t <7 Source : Bureau Européen de prévention et de contrôle intégrés de la pollution (IPPC), Union européenne (2006) Notes: 1) Selon le type de comonomères (C4 ou C8); 2) Moyenne européenne; 3) Ne comprend pas les purges d’eau de refroidissement 4) 60 % de pentane. Ne comprend pas le stockage 5) Meilleure moyenne 25 % 6) poussière de PVC 7) Après distillation, avant traitement des eaux usées 8) Après traitement final des eaux usées 9) Médiane 10) Comprend les émissions diffuses 11) L’énergie directe est la consommation totale d’énergie 12) L’énergie primaire est l’énergie ramenée au carburant fossile. Le calcul de l’énergie primaire prend en compte les rendements suivants : électricité 40 % et vapeur 90 % 13) Bonnes pratiques industrielles 14) Les valeurs concernant le polypropylène isotactique peuvent être considérées comme plus ou moins équivalentes 15) Avant traitement des eaux usées 16) Procédé continu 17) Déchets solides contenant plus de 1 000 ppm de CVM 18) Avec oxydation catalytique (sources ponctuelles uniquement) 19) Procédé à l’acide téréphtalique plus post-condensation en continu 20) Réacteur tubulaire 30 AVRIL 2007 17 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP .2.2 Hygiène et sécurité au travail dans des publications statistiques (par exemple US Bureau of Labor Statistics et UK Health and Safety Executive) 35. Directives sur l'hygiène et la sécurité au travail Les résultats obtenus dans le domaine de l’hygiène et de la Suivi de l'hygiène et de la sécurité au travail sécurité au travail doivent être évalués par rapport aux valeurs Il est nécessaire d'assurer le suivi des risques professionnels limites d’exposition professionnelle publiées à l’échelle posés par les conditions de travail dans le cadre du projet internationale, comme les directives sur les valeurs limites considéré. Ces activités doivent être conçues et poursuivies par d’exposition (TLV®) et les indices d’exposition à des agents des experts agréés 36 dans le contexte d'un programme de suivi biologiques (BEIs®) publiés par American Conference of de l'hygiène et de la sécurité au travail. Les installations doivent Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) 31, Pocket Guide to par ailleurs tenir un registre des accidents du travail, des Chemical Hazards publié par United States National Institute for maladies, des évènements dangereux et autres incidents. De Occupational Health and Safety (NIOSH) 32, les valeurs plafonds plus amples informations sur les programmes de suivi de autorisées (PEL) publiées par Occupational Safety and Health l’hygiène et de la sécurité au travail sont données dans les Administration of the United States (OSHA) 33, les valeurs Directives EHS générales.. limites d’exposition professionnelle de caractère indicatif publiées par les États membres de l'Union européenne 34, ou d’autres sources similaires. . Fréquence des accidents mortels et non mortels Il faut s'efforcer de ramener à zéro le nombre d'accidents du travail dont peuvent être victimes les travailleurs (employés et sous-traitants) dans le cadre d'un projet, en particulier les accidents qui peuvent entraîner des jours de travail perdus, des lésions d'une gravité plus ou moins grande, ou qui peuvent être mortels. Il est possible de comparer les chiffres enregistrés pour les installations des projets à ceux d'installations de pays développés opérant dans la même branche d'activité présentés 31 Consulter : http://www.acgih.org/TLV/ et http://www.acgih.org/store/ 32 Consulter : http://www.cdc.gov/niosh/npg/ 35 Consulter: http://www.bls.gov/iif/ and 33 Consulter : http://www.hse.gov.uk/statistics/index.htm http://www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_document?p_table=STANDAR 36 Les experts agréés peuvent être des hygiénistes industriels diplômés, des DS&p_id=9992 hygiénistes du travail diplômés, des professionnels de la sécurité brevetés ou 34 Consulter : http://europe.osha.eu.int/good_practice/risks/ds/oel/ tout titulaire de qualifications équivalentes. 30 AVRIL 2007 18 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE 3.0 Bibliographie et sources d’informations supplémentaires Organic Peroxide Producers Safety Division of the Society of the Plastics Industry. 1999. Safety and Handling of Organic Peroxides. Publication # AS- Commission européenne. 2006. Integrated Pollution Prevention and Control 109. Washington, DC (IPPC) Reference Document on Best Available Techniques for Polymers. October 2006. Séville, Espagne Oslo and Paris Commission (OSPAR). 1998. Decision 98/5 for Emission and Discharge Limit Values for the Vinyl Chloride Sector, Applying to the Directive 2000/76/EC du Parlement et du Conseil européens en date du Manufacture of Suspension PVC (S-PVC) from Vinyl Chloride Monomer (VCM). 4 décembre 2000 sur l’incinération des déchets Oslo, Norvège et Paris, France. Directive 96/82/EC du Conseil de l'UE, ou Directive Seveso II, amendée par la Directive 2003/105/EC. Oslo and Paris Commission (OSPAR). 1999. Recommendation 99/1 on BAT for the Manufacture of Emulsion PVC (e-PVC). Oslo, Norvège et Paris, France. European Council of Vinyl Manufacturers (ECVM). 1994. Industry Charter for the Production of VCM and PVC (Suspension Process). Bruxelles, Belgique Oslo and Paris Commission (OSPAR). 2006. Recommendation 2000/3 for Emission and Discharge Limit Values for E-PVC, as amended by OSPAR European Council of Vinyl Manufacturers (ECVM). 1998. Industry Charter for the Recommendation 2006/1. Oslo, Norvège et Paris, France. Production of Emulsion PVC. Bruxelles, Belgique UN Recommendations on the Transport of Dangerous Goods. Model German Federal Government. 2002. First General Administrative Regulation Regulations. Thirteenth revised edition, 2003. Pertaining to the Federal Emission Control Act (Technical Instructions on Air Quality Control – TA Luft). Berlin, Allemagne. US EPA 40 CFR Part 60 — Standards of performance for new stationary sources, Subpart DDD — Standards of Performance for Volatile Organic German Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Compound (VOC) Emissions from the Polymer Manufacturing Industry. Safety. 2004. Promulgation of the New Version of the Ordinance on Washington, DC Requirements for the Discharge of Waste Water into Waters (Waste Water Ordinance - AbwV) of 17. June 2004. Berlin, Allemagne. US EPA. 1996. 40 CFR Parts 9 and 63 National Emission Standards for Hazardous Air Pollutant Emissions: Group IV Polymers and Resins. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans Washington, DC Intercompany Committee for the Safety and Handling of Acrylic Monomers, US EPA. 2000. 40 CFR Part 63 National Emission Standards for Hazardous Air ICSHAM. 2002. Acrylate Esters – A Summary of Safety and Handling, 3rd Pollutants for Amino/ Phenolic Resins Production. Washington, DC Edition, 2002 US EPA. 40 CFR Part 63 — National emission standards for hazardous air Intercompany Committee for the Safety and Handling of Acrylic Monomers, pollutants, Subpart F—National Emission Standard for Vinyl Chloride. ICSHAM. 2002 Acrylic acid - A summary of safety and handling, 3e édition Washington, DC (2002) Kirk-Othmer, R.E. 2006. Encyclopedia of Chemical Technology. 5th Edition. John Wiley and Sons Ltd., New York, NY. National Fire Protection Association (NFPA). Standard 430, Code for the Storage of Liquid and Solid Oxidizers. 2004 Edition. Quincy, MA. NFPA Standard 654: Standard for the Prevention of Fire and Dust Explosions from the Manufacturing, Processing, and Handling of Combustible Particulate Solids NFPA. Standard 432, Code for the Storage of Organic Peroxide Formulations. 2002 Edition. Quincy, MA. OCDE, Principes directeurs de l'OCDE pour la prévention, la préparation et l'intervention en matière d'accidents chimiques, deuxième édition (2003) APRIL 30, 2007 19 FINAL DOCUMENT Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE Annexe A — Description générale des activités Polymères Les réactions de polymérisation nécessitent des matières Les polymères sont souvent classés d'après leurs propriétés premières et des produits chimiques de très grande pureté, car physiques : les impuretés peuvent perturber la catalyse ou dégrader les propriétés des produits, en modifiant notamment leur structure • Résines : rigides, module de Young 37 élevé et faible et réduisant la longueur de leur chaîne. élongation à la rupture 38 • Caoutchoucs (ou élastomères) : faible module de Young et Polymérisation élongation à la rupture élevée. Les procédés utilisés varient en fonction des propriétés des monomères et des polymères et de leurs mécanismes de Les polymères peuvent également être classés selon leurs polymérisation. Les réacteurs de polymérisation fonctionnent de modes de fabrication : manière continue ou discontinue (par lot). En général, la polymérisation discontinue est adaptée aux petites capacités de • Les polymères thermoplastiques. Ils deviennent production ou aux unités fabricant une large gamme de produits malléables sous l’action de la chaleur. C’est état est nécessitant des changements fréquents. La polymérisation réversible et ils durcissent quand la température baisse. Ils continue convient aux grandes unités fabricant un nombre limité sont fabriqués par thermoformage, extrusion, injection ou de qualités de polymères. étirage ; ils peuvent être dilués dans des solutions ou des émulsions, comme certains revêtements et adhésifs. Ils Les réacteurs discontinus sont des cuves équipées d’un sont aisément recyclés, mais on constate une dégradation agitateur et d’un dispositif d’échange de chaleur (serpentins générale de leurs propriétés. internes, double paroi et condenseurs à reflux). L’agitation est • Les polymères thermodurcissables. Après optimisée en fonction du procédé utilisé. Les réacteurs continus polymérisation, ils durcissent de manière permanente et se sont de type varié et dépendent des procédés. Selon le type de décomposent sous l’action d’une forte température. Ils ne matière première, les procédés sont classés comme suit : peuvent être recyclés après utilisation. Les polymères thermodurcissables sont plus durs et plus cassants que les • Polymérisation en solution : pour les monomères et polymères thermoplastiques et leurs dimensions sont polymères solubles dans les solvants organiques ou dans stables. l’eau. Utilisée pour fabriquer le polyéthylène haute densité (PEHD), le polyéthylène linéaire à basse densité, divers Fabrication des polymères polymères acryliques destinés au marché des revêtements Purification des monomères et des solvants et adhésifs, lors de la polymérisation par étape, etc. • Polymérisation en suspension : pour les monomères, polymères et initiateurs ou catalyseurs insolubles. Utilisée 37 Mesure de la rigidité d’un matériau donné. Défini, pour les contraintes de faible ampleur, comme le rapport entre la traction et la déformation qui en pour fabriquer le PVC et le polystyrène expansé. Les résulte. 38 Mesure de la ductilité d’un matériau donné, soit sa capacité à se déformer monomères sont maintenus sous forme de fines plastiquement sans se rompre. APRIL 30, 2007 20 FINAL DOCUMENT Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP gouttelettes en suspensions dans des solvants (facilité par continus ou discontinus sont tous deux possibles. Les l’agitation et l’ajout de colloïdes) ; l’initiateur ou le produits ainsi obtenus sont les polyoléfines (PEHD, catalyseur est dissous dans les monomères. polypropylène isotactique). • Polymérisation en émulsion : les monomères, insolubles ou • Polymérisation en phase gazeuse : elle s’opère dans un peu solubles dans l’eau, sont émulsifiés en gouttelettes à réacteur à lit fluidisé, où le catalyseur est ajouté sous forme l’aide de savon ou autres tensioactifs et en partie stabilisés de poussière fine. La polymérisation se produit à l’intérieur en micelles par l’excès de savon. Un initiateur soluble dans des particules de polymères en croissance, fluidisées dans l’eau démarre la polymérisation dans les micelles, qui le flux de monomères. Les réacteurs agités sont aussi croissent au fur et à mesure de la formation du polymère. utilisés dans ce cas. Les produits ainsi obtenus sont les Les monomères et autres réactifs ainsi que les nouveaux polyoléfines (PEHD, polypropylène isotactique). radicaux sont transférés aux particules de polymères par Récupération des polymères diffusion à travers l’eau. Le produit final est une dispersion Après la polymérisation, les catalyseurs ou initiateurs doivent stable de polymères dans l’eau (latex). La polymérisation être éliminés et les polymères séparés des monomères par émulsion eau dans huile est utilisée pour les résiduels et du milieu de polymérisation. Ces opérations sont monomères solubles dans l’eau. Les produits ainsi obtenus souvent intégrées dans l’étape de finition. L’évaporation sont l’ABS (Acrylonitrile-Butadiène-Styrène), le PVC par instantanée, la distillation à la vapeur et la distillation à l’azote émulsion, le polyacétate de vinyle et les latex acryliques. sont les opérations les plus communément utilisées pour • Polymérisation en masse : les monomères sont récupérer les monomères et les solvants inaltérés. directement polymérisés après ajout de l’initiateur ou du catalyseur ou sous l’action de la chaleur ou de la lumière. Finition Les produits ainsi obtenus sont le polyéthylène basse La finition peut inclure l’ajout d’additifs, le séchage, l’extrusion et densité (PEBD), le polystyrène de base , le polystyrène à la granulation et le conditionnement. Les additifs sont haute résistance aux chocs (HIPS pour High Impact notamment les antioxydants, les agents anti-UV, les plastifiants, Polystyrene Sheets), le polypropylène isotactique, les les lubrifiants et différents types de stabilisateurs et pigments. feuilles de polyméthacrylate de méthyle (PMMA pour PolyMethyl MethAcrylate), les nylons et le PET. Les polymères sont généralement vendus sous forme de • Polymérisation en suspension épaisse : les polymères, poudre (ex. PVC), de granulés (ex. PEHD, polystyrène expansé, généralement en raison de leurs propriétés cristallines, polyoléfines, polystyrène, PET, polyamides, PMMA), de feuilles sont insolubles dans le milieu de réaction. Ils sont donc (ex. PMMA) ou en émulsions ou solutions liquides. précipités dans la solution de monomères, soit directement, soit dans des solvants, puis maintenus en Procédés et produits suspension par agitation ou turbulence. Les polymères Polymères thermoplastiques sont récupérés par décantation (centrifugeuse à Polyéthylène décantation ou sédimentation). La solution de monomères Les principaux types de polyéthylène sont : PEBD, PEHD et actifs peut être recyclée dans le réacteur. Les procédés polyéthylène linéaire à basse densité. 30 AVRIL 2007 21 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP Le polyéthylène basse densité (PEBD) s’obtient en continu, • Polymérisation en solution : dans le réacteur, les sous haute pression. L’éthylène est comprimé à 3 000 bars polymères sont dissous dans un mélange (réacteur tubulaire) ou 2 000 bars (cuve), puis envoyé dans le solvants/comonomères. La concentration en polymères réacteur où sont injectés de l’oxygène ou des peroxydes dans le réacteur est maintenue entre 10 et 30 % en poids. organiques pour initialiser la polymérisation radicalaire à 140- La pression du réacteur est maintenue entre 30 et 200 180 °C. La réaction se déroule sous haute température, bars, pendant que la température est maintenue entre 150 pouvant atteindre plus de 300 °C. Le mélange éthylène- et 250 °C. Les solvants sont généralement des polymères est envoyé en continu dans un séparateur haute hydrocarbures du groupe C6 à C9. pression (250 bars), où les polymères précipitent et où • Procédé sous haute pression : le polyéthylène linéaire à l’éthylène inaltéré est récupéré, recomprimé et recyclé vers le basse densité, le polyéthylène à très basse ou ultra basse réacteur. Les polymères sont ensuite envoyés dans un densité basés sur la copolymérisation du butène-1 sont séparateur basse pression qui complète le dégazage. L’étape produits industriellement avec des catalyseurs de type de finition du polyéthylène en fusion comprend l’extrusion et la Ziegler-Natta, sous haute pression, dans des réacteurs granulation. tubulaires ou des cuves. Le polyéthylène haute densité (PEHD) et le polyéthylène Polypropylène linéaire à basse densité (copolymères linéaires de 1-butène, 1- La production du polypropylène se fait selon deux procédés : hexène ou 1- octène) sont produits par catalyse de type Ziegler- • En phase gazeuse : à 70-90 °C, 20-40 bars. Avec des Natta ou, plus récemment, avec des catalyseurs métallocènes. réacteurs à lit fluidisé ou des réacteurs agités, de type Les procédés, communs à de nombreuses usines, sont : vertical et horizontal. • Polymérisation en phase gazeuse : avec des réacteurs à lit • En suspension épaisse (dit procédé en masse ou liquide) : fluidisé de grande taille (> 500 m3), fonctionnant sous avec des monomères liquides à 60-80 °C, 20-50 bars dans relativement haute pression (20-30 bars), et avec un fort un réacteur tubulaires en boucle. taux de recyclage de l’éthylène via un refroidisseur à gaz Un ou plusieurs réacteurs en série permettent de produire une qui dissipe la chaleur dégagée par la polymérisation. vaste gamme de polymères, notamment du polypropylène L’usine peut comporter un ou deux réacteurs en série. isotactique renforcé 39, contenant des copolymères d’éthylène. • Polymérisation en suspension épaisse : le PEHD peut être Les deux types de réacteurs peuvent être associés pour produit dans des réacteurs continus (un ou plusieurs optimiser les procédés (ex. procédé Spheripol®). réacteurs en série ou procédé BORSTAR associé à des réacteurs en phase gazeuse), avec de l’isobutane comme diluant dans des réacteurs tubulaires en boucle et de l’hexane ou de l’heptane dans les réacteurs continus agités. 39Les polymères isotactiques sont les polymères formés par des monomères ramifiés dont tous les radicaux sont du même côté de la chaîne polymérique. 30 AVRIL 2007 22 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP Polychlorure de vinyle (PVC) Polystyrène Le polychlorure de vinyle (PVC) est obtenu par polymérisation Il existe trois types de polystyrène : le polystyrène de base, du chlorure de vinyle monomères (CVM). Il existe trois transparent et cassant, le polystyrène à haute résistance aux procédés : chocs, blanc, mat et relativement solide, dérivé du caoutchouc • En suspension et le polystyrène expansé. • En émulsion • En masse Le polystyrène de base et le polystyrène à haute résistance aux Le PVC produit par polymérisation en suspension est obtenu chocs sont produits par polymérisation en masse en continu, où dans des réacteurs discontinus agités. Les monomères sont les monomères sont transformés par polymérisation radicalaire. dispersés dans de l’eau déminéralisée par l’agitation mécanique La réaction est initiée par la chaleur et se déroule en présence et l’ajout de colloïdes et de tensioactifs. La polymérisation se ou non de peroxydes organiques. Lors de la fabrication du déroule dans les gouttelettes de CVM en présence d’initiateurs polystyrène à haute résistance aux chocs, un ajout de solubles. Le PVC en suspension est dégazé pour éliminer le polybutadiène (à haute ou moyenne teneur en isomères cis) CVM inaltéré et envoyé vers une tour de distillation à la vapeur, dissous dans le styrène permet d’améliorer la résistance du où les traces restantes de CVM sont éliminées. Le produit est polymère. ensuite envoyé dans une centrifugeuse/système de rinçage Le procédé peut comporter un ajout de solvants, d’initiateur pour élimination des impuretés et de l’eau ; un passage dans un (option) et d’agents de transfert de chaîne dans les réacteurs, sécheur est possible. Les polymères secs sont tamisés et sous des conditions précises. Le styrène agit comme solvant, broyés selon les besoins. L’étape finale est le conditionnement mais il est également possible d’ajouter 10 % d’éthylebenzène ou le stockage en silos pour expédition en vrac. pour garantir une meilleure maîtrise de la réaction. Le procédé par émulsion produit du PVC sous forme de latex. Il Pour récupérer les monomères et les solvants n’ayant pas existe trois procédés de polymérisation : émulsion discontinue, réagi, le produit brut est chauffé à environ 220-260 °C, puis est émulsion continue et microsuspension. Le CVM est dispersé à mis sous vide poussé. Cette opération se nomme la l’aide d’un émulsifiant, généralement de l’alkyl-sulfonate de dévolatilisation. L’injection d’eau (distillation à la vapeur) permet sodium, de l’aryl-sulfonate de sodium ou du sulfate d’alkyl. La d’améliorer la récupération des monomères. Le styrène et polymérisation se produit à l’interface CVM/eau en présence l’éthylebenzène inaltérés sont condensés et recyclés dans le d’initiateurs, tels que le peroxodisulfate de métal alcalin. Le circuit d’alimentation. Les polymères en fusion sont extrudés (à CVM résiduel est éliminé par distillation du latex. Le latex est sec ou en présence d’eau) et séchés avant stockage et séché par atomisation et les gaz d’échappement qui en conditionnement. résultent sont un point critique d’émission de CVM dans l’atmosphère. Les billes de polystyrène expansé sont produites par polymérisation en suspension du styrène en présence de peroxydes organiques (initiateur), avec ajout de pentane comme 30 AVRIL 2007 23 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP agent d’expansion. Les billes sont séparées par centrifugation, La polymérisation à l’état solide peut être soit continue, dans de lavées et séchées avant conditionnement. nombreux types de réacteurs et sous flux d’azote chaud pour l’échange thermique et l’élimination des produits volatils de la Acrylates réaction, soit discontinue dans des mélangeurs/sécheurs Les polymères acryliques sont produits par polymérisation fonctionnant sous vide. radicalaire de monomères acryliques (acide acrylique et dérivés) et copolymérisation avec d’autres monomères Polyamides (aliphatiques) vinyliques (ex. acétate de vinyle ou styrène). Les principaux La structure macromoléculaire des polyamides comprend la monomères acryliques sont l’acide acrylique, l’acrylamide et de fonction amide (-NH-CO-) qui donne aux produits finis leurs nombreux esters acryliques (acrylate de méthyle ou esters propriétés chimiques particulières. Les polyamides linéaires, d’alcools gras). Les monomères solubles dans l’eau, comme connus sous le nom de nylons, d’après le nom original trouvé l’acide acrylique et l’acrylamide, sont généralement polymérisés par la société américaine DuPont, sont les plus communs. Les dans une solution aqueuse ou par polymérisation en émulsion polyamides forment une vaste famille, leur nombre d’atomes de eau dans huile. Les polymères et copolymères d’esters carbone dans les monomères varie de 4 à 12. acryliques sont produits par émulsion ou en solution, selon leur Par exemple, le monomère du polyamide 6 est le ε- utilisation finale. caprolactame, obtenu par polymérisation par étape. La matière La polymérisation par émulsion est la technique la plus première principale du polyamide 6-6 est une solution aqueuses communément employée. Les solvants utilisés lors de la de sels organiques (sel nylon) obtenue par la réaction du 1,6- polymérisation en solution sont les alcools, les esters, les hexaméthylène diamine et de l’acide 1,6-hexanedioïque (acide hydrocarbures chlorés et les composés aromatiques, selon la adipique). solubilité recherchée pour les polymères. Les initiateurs sont Les polyamides sont produits par polymérisation discontinue ou des peroxydes organiques ou inorganiques. La polymérisation continue. Après polymérisation, le polymère en fusion est est généralement discontinue, dans des réacteurs agités, extrudé et coupé pour former des granulés. Une extraction à équipés de d’échangeurs de chaleur (vapeur ou eau). l’eau chaude suivie par un séchage permet d’éliminer les Polyéthylène téréphtalate (PET) oligomères et les monomères résiduels. Une étape d’extraction Le PET est produit par polycondensation de l’acide est nécessaire pour le recyclage des oligomères et des téréphtalique ou de son ester diméthylique (le diméthyle monomères. téréphtalate DMT) avec l’éthylène glycol. La réaction est conduite en deux étapes : la première produit un prépolymère Polymères thermodurcissables de poids moléculaire relativement faible (polymère brut), la La fabrication des polymères thermodurcissables comprend une deuxième permet d’obtenir le polymère final, de poids réticulation chimique (formation de réseaux) de la structure moléculaire élevé. Le procédé au DMT a été supplanté par le moléculaire conduisant à un matériau qui ne fond pas, mais procédé à l’acide téréphtalique pour la production industrielle de durcit sous l’action de la chaleur. La produit intermédiaire réactif polyester. 30 AVRIL 2007 24 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP solide ou liquide est transformé en produit fini chez le client par La partie principale d’une usine de production de résine se polymérisation en présence de durcisseurs ou de catalyseurs. compose d’un ensemble de réacteurs discontinus, alimentés par des systèmes de stockage et dosage des matières premières et Résines phénoliques de réservoirs de mélange pour la finition des produits. Les Les résines phénoliques sont des polymères et des oligomères lignes comportent des systèmes d’échange de chaleur et des obtenus par réaction du phénol avec le formaldéhyde. Parmi les colonnes de distillation, des systèmes de production d’azote et autres matières premières se trouvent les amines des pompes à vide. (hexaméthylène-tétramine). Les résines phénoliques se composent de : Alkydes Les revêtements alkydes sont une classe de revêtements • Novolaques (polymères solides obtenus par catalyse polyesters obtenus par réaction d’un alcool et d’un acide ou d’un acide). anhydride d’acide. Ce sont les liants principaux de la plupart des • Novolaques ortho (polymères à durcissement rapide revêtements à base d’huile. Les revêtements alkydes sont obtenus par catalyse neutre). fabriqués à base d’anhydride d’acide (ex. anhydride phtalique • Résoles (rapport molaire formaldéhyde/phénol élevé, ou anhydride maléique) et de polyols (ex. glycérine ou liquides ou solides, obtenus par catalyse alcaline). pentaérythritol). L’ajout d’acides gras insaturés (huiles végétales siccatives) modifie leurs propriétés et en accélère le séchage à Les résines phénoliques sont produites en discontinu, dans des l’air. La vitesse de séchage d’un revêtement dépend de la réacteurs agités. quantité et du type d’huile siccative utilisée et de l’utilisation de Polyesters insaturés sels organométalliques qui catalysent la réticulation. Selon leur « Polyester insaturé » est le nom générique de nombreux teneur en huile siccative, les résines alkydes se classent en polymères thermodurcissables, obtenus principalement par « longueur d’huile » : alkydes longues, moyennes ou courtes. polycondensation d’un anhydride ou d’un diacide (ex. anhydride Il existe deux procédés de production des revêtements alkydes : maléique, acide fumarique, anhydride phtalique, acide par alcoolyse des acides gras ou des glycérides. Dans les deux orthophtalique, acide isophtalique et acide téréphtalique) avec cas, le produit résultant est une résine polyester du groupe des un diol (ex. éthylène glycol, diéthylène glycol, propylène glycol, huiles siccatives. A l’issue du procédé, la résine est purifiée et butanediol, hexanediol, dipropylene glycol, néopentyl glycol et diluée dans des solvants. dicyclopentadiène). Ces produits de condensation sont dissous dans des monomères réactifs, normalement du styrène ou Polyuréthanes parfois du méthacrylate de méthyle, de l’acétate de t-butyle ou L’industrie pétrochimique produit du polyuréthane brut. Des du phthalate de diallyle. La polymérisation de ce mélange sociétés spécialisées sont ensuite chargées de la entraîne la formation d’un réseau tridimensionnel. Des polymérisation et du mélange pour fabriquer les produits finis durcisseurs, accélérateurs, inhibiteurs et additifs sont également adaptés aux besoins des consommateurs. La principale réaction ajoutés à la fabrication. de synthèse du polyuréthane implique un diisocyanate (aromatique ou aliphatique) et un polyol (ex. polyéthylène glycol 30 AVRIL 2007 25 Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires FABRICATION DES POLYMÈRES DÉRIVÉS DU PÉTROLE WORLD BANK GROUP ou polyester de polyol), en présence de catalyseurs, pigments et additifs utilisés pour contrôler la structure et d’agents moussants et de tensioactifs pour obtenir des mousses. 30 AVRIL 2007 26