MTO / OCP : un projet de recherche stratégique Mise en œuvre de procédés innovants pour produire la matière première des plastiques

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1 Recherche & Développement MTO / OCP : un projet de recherche stratégique Mise en œuvre de procédés innovants pour produire la matière première des plastiques

2 Préparer l avenir énergétique Dans un contexte de demande énergétique croissante, de diminution des ressources pétrolières et d un changement climatique certain, des compagnies pétrolières comme Total ont une responsabilité supplémentaire : non seulement celle de répondre aux besoins actuels en matière d énergie, mais aussi celle de veiller à pouvoir répondre à ceux de demain d une manière durable. A cet égard, notre approche est triple : tout d abord, réduire nos propres émissions de CO 2 et participer au développement des technologies nécessaires pour capter et stocker le CO 2 en général. C est l objectif de notre projet pilote à Lacq, en France, le plus important projet de recherche du Groupe. Ensuite, participer au développement d énergies complémentaires comme le nucléaire, le photovoltaïque solaire ou la biomasse. Et enfi n, utiliser de manière la plus rationnelle qui soit les ressources restantes en pétrole et en gaz dans des applications où le recours à d autres ressources est moins effi cace, comme les combustibles pour moteurs et les produits pétrochimiques. Parallèlement à celà, nous recherchons de nouvelles solutions dans le domaine des combustibles pour moteurs (gaz vers liquides, biomasse vers liquides, éther diméthylique ainsi que la technologie hydrogène - pile à combustible) et des matières premières alternatives, comme l éthane, pour fabriquer nos produits pétrochimiques. Telle est la raison d être du deuxième plus important projet actuel de recherche du Groupe : l unité de démonstration du procédé Methanol-To-Olefi ns (MTO) / Olefi n-cracking-process (OCP) à Feluy en Belgique. Les nouvelles technologies mises en œuvre ici ont pour but de produire des oléfi nes et ensuite des plastiques à partir de méthanol pour diversifi er les sources d approvisionnement. Total est un acteur de pointe dans ce domaine et nous sommes persuadés que le procédé MTO / OCP est promis à un très bel avenir. Christophe de Margerie Directeur général, Total

3 L unité de démonstration MTO / OCP à Feluy : une première mondiale Partout dans le monde, l industrie chimique se base sur le pétrole ou le gaz naturel. Les oléfi nes, qui sont ensuite transformées en polyoléfi nes (matières premières des plastiques), sont produites à partir du naphta, un dérivé du pétrole brut, ou de l éthane, un dérivé du gaz naturel. Afi n de diversifi er la matière première en pétrochimie, l unité de démonstration de Feluy a été conçue afi n d évaluer, à une échelle semi-industrielle, la faisabilité technique et économique de deux procédés intégrés qui produisent les oléfi nes puis les polyoléfi nes à partir de méthanol, lui-même provenant du gaz naturel, du charbon ou de la biomasse. Technologie de pointe L unité de démonstration de Feluy combine le procédé Methanol-To-Olefi ns (MTO), développé par les sociétés UOP / Hydro, et le procédé Olefi n-cracking (OCP) développé conjointement par Total et UOP. L intégration de ces deux procédés et leur connexion à une unité pilote de polymérisation fait de l unité de Feluy une première mondiale. Le projet MTO/OCP en chiffres > Coût : 45 millions d euros > Construction : 3 ans > Equipe en charge du projet : 30 personnes > Nombre d ouvriers sur site : 200 au pic de construction > Heures de travail : heures travaillées > Sécurité : 0 accident avec arrêt (LTIR)

4 Quatre étapes > Le méthanol, livré par camion sur le site de Feluy, est d abord transformé en oléfi nes légères (éthylène et propylène, ou C2 et C3 dans le jargon pétrochimique) au sein de l unité MTO. > Ce procédé produit aussi d autres oléfi nes plus lourdes, les C4 et C6, qui sont ensuite transformées en éthylène et propylène additionnelles via l unité OCP. > Toutes ces oléfi nes légères sont ensuite séparées et envoyées vers l unité pilote de polymérisation située au Centre de Recherche adjacent, afi n d y être transformées en polyéthylène et polypropylène. > Les polyoléfi nes ainsi produites sont ensuite testées afi n de s assurer qu elles répondent au niveau de qualité commerciale attendu. Quatre objectifs > Tester l intégration des procédés MTO et OCP. > Améliorer le rendement du procédé et des catalyseurs. > Démontrer, via l unité de polymérisation du Centre de Recherche, que les oléfi nes peuvent être purifi ées aux normes requises pour la polymérisation dans les unités industrielles du groupe Total. > Valider les conditions nécessaires d extrapolation du procédé à une taille industrielle mondiale. Les partenaires du projet MTO / OCP > Total Petrochemicals > UOP est un des plus importants fournisseurs de technologies pour les industries du raffi nage et de la pétrochimie. Cette société américaine, présente en Europe, en Asie et en Amérique du Nord, est spécialisée dans les procédés, les catalyseurs et les adsorbants. Le MTO / OCP et la Région wallonne Conformément à sa politique de soutien à l innovation et consciente du réel intérêt économique que représente le projet MTO/OCP, la Région wallonne a contribué à son coût à hauteur de 2,2 millions d euros. Le projet a fait appel, durant sa phase de construction, à plus de 100 entrepreneurs belges, pour la plupart situés en Wallonie. Gaz Méthanol C2 Polyéthylène Biomasse C4 C6 MTO C3 Polymérisation Polypropylèn Charbon C2 (Ethylène) C3 (Propylène) OCP

5 Défi et avantages Pour l équipe MTO / OCP, le principal défi réside dans le niveau de pureté des oléfi nes produites : du fait de la présence d oxygène dans le méthanol, les oléfi nes doivent être soigneusement purifi ées afi n de répondre à des normes de polymérisation de plus en plus strictes. L unité de Feluy comprend un train complet de purifi cation en aval du réacteur, ce qui représente une autre première mondiale. Parmi les avantages du projet, outre la valorisation de matières premières alternatives (gaz naturel, charbon et biomasse) pour la production de produits pétrochimiques, le procédé intégré MTO / OCP assure un rendement supérieur en oléfi nes légères de qualité. Il offre également un avantage par rapport aux attentes du marché : il produit, en effet, nettement plus de propylène que d éthylène, alors que le procédé naphta-to-olefi ns produit deux fois plus d éthylène que de propylène. Cela rend le procédé MTO / OCP très attrayant car la demande de polypropylène augmente plus rapidement que celle de polyéthylène, alors que la capacité de production de polyéthylène croît plus vite que celle de polypropylène, en raison des nouveaux projets au Moyen-Orient basés sur l éthane. Synergies sur le site de Feluy Lors de sa conception et de sa construction, l unité MTO / OCP a bénéfi cié de l expertise du Centre de Recherche de Feluy en matière d ingénierie des procédés. Elle bénéfi ciera aussi, lors de sa mise en œuvre, de la compétence de ses collaborateurs en matière d assistance technique dans les domaines de la polymérisation et de la catalyse, ainsi que de la disponibilité sur place de ses spécialistes lors de la phase de démarrage. Enfi n, le projet a pu tirer parti de synergies opérationnelles par l utilisation des compétences propres et des installations de l usine de production voisine qui en sera l opérateur : salle de contrôle, réseau de fournisseurs, torchère, service de maintenance et traitement des rejets à la station d épuration bio. Le Centre de Recherche de Feluy e > R&D en pétrochimie et raffi nage - recherche appliquée en catalyse - développement et ingéniérie de procédés > Assistance technique aux usines de production et aux clients > Synergie étroite avec l usine de production voisine de 500 hectares (polypropylène, polyéthylène, polystyrène) > Unités pilotes sur le site (polymères, produits chimiques de base / de raffi nage) > Budget : 84 millions d euros par an > Nombre de collaborateurs : 520 dont 350 en R&D / assistance technique

6 Sécurité et environnement La sécurité est une préoccupation constante du fait de la complexité de l ensemble du procédé et de la nature expérimentale des activités du site. La révision des risques opérationnels, les procédures de sécurité et la formation ont dès lors fait l objet d une attention particulière. Ainsi, au cours de la phase de construction, les panneaux de sécurité étaient en plusieurs langues et les formations également multilingues en raison des nombreuses nationalités impliquées dans le projet. Les objectifs du projet ont une composante environnementale : les eaux usées sont d abord traitées pour récupérer le méthanol non transformé et ensuite envoyées à la station de traitement bio de l usine de production pour y être purifi ées. Une équipe HSE établira l impact écologique d une unité industrielle et les modifi cations éventuelles à apporter au procédé MTO / OCP. Et ensuite? perspectives d avenir En toute logique, l étape suivante sera d appliquer le procédé à l échelle industrielle, probablement dans le cadre d un projet intégré sur un site d extraction de gaz ou de charbon. Ces ressources et, à un stade ultérieur, la biomasse (y compris les déchets issus de la biomasse) seraient transformées sur place en gaz de synthèse, puis en méthanol, ensuite en oléfi nes et enfi n en polymères. Un investissement stratégique Le projet MTO / OCP est une réussite technique dont nous pouvons être fi ers, ainsi qu un investissement stratégique. Ce projet de pointe rassemble l expertise de toutes les disciplines pétrochimiques et démontre notre capacité à développer de nouvelles technologies ainsi que notre expertise dans l intégration de procédés complexes. Le méthanol est aussi un complément inestimable au pétrole pour répondre à la demande croissante d éthylène et surtout de propylène. La technologie MTO / OCP devrait nous permettre de diversifi er notre approvisionnement et de renforcer notre position. Dans un contexte où la capacité de production de polyéthylène est grande mais où la demande la plus forte est celle du polypropylène, l expertise MTO / OCP donnera à Total un avantage de plus. Lorsqu il aura été démontré que le procédé combiné est opérationnel, nous serons en mesure de réaliser des projets intégrés à partir du méthanol dans de nombreuses parties du monde. François Cornélis Directeur général Chimie, Total

7 Total Petrochemicals Un acteur de rang mondial Total Petrochemicals, un des principaux pétrochimistes mondiaux, rassemble les produits de la chimie de base et les polymères qui en résultent polyéthylène, polypropylène et polystyrène. Avec un effectif de quelque collaborateurs, Total Petrochemicals, basé à Bruxelles, exerce ses activités en Europe, aux Etats-Unis, au Moyen-Orient et en Asie. Nos produits sont principalement commercialisés sous forme de granulés et transformés ensuite en divers types de plastique. Ils couvrent de nombreux marchés domestiques et industriels, parmi lesquels l emballage, la construction et l automobile. 3 business > Chimie de base (oléfi nes, coupes C4, aromatiques) > Polyoléfi nes (polyéthylène, polypropylène) > Styréniques (styrène, polystyrène) 19 sites de production Europe, Etats-Unis, Asie, Moyen-Orient 4 centres de R&D/techniques Feluy (Belgique), La Porte (Etats-Unis), Mont/Lacq & Lyon (France) Que sont les produits pétrochimiques? Il s agit de produits chimiques dérivés d hydrocarbures tels que le pétrole (la plus importante matière première), le gaz naturel et le charbon. Les principaux produits pétrochimiques de base sont les oléfi nes (parmi lesquels l éthylène et le propylène) et les aromatiques (parmi lesquels le benzène, le styrène et les isomères xylène). Les oléfi nes sont essentiellement issues d un craquage catalytique ou d un vapocraquage tandis que les aromatiques proviennent d un reformage catalytique ou de procédés similaires. Ces produits chimiques de base sont ensuite transformés par étapes en adhésifs, solvants, détergents, résines, fi bres et bien sûr en plastiques.

8 Total Un groupe énergétique mondial Total est l un des plus importants groupes pétroliers et gaziers au monde. Il exerce ses activités dans plus de 130 pays et couvre toute la chaîne pétrolière et gazière : > exploration et production de pétrole et de gaz; > activités gazières en aval; > raffi nage et marketing; > trading et transport de pétrole brut et de produits raffi nés. Total est également un producteur mondial de produits chimiques et détient des intérêts dans les mines de charbon et la production d électricité. Le Groupe participe aussi au futur de l énergie par son engagement dans le développement des énergies complémentaires (nucléaire, photovoltaïque solaire, biomasse). Total compte près de collaborateurs à travers le monde et a réalisé un chiffre d affaires de 131,3 milliards d euros en TOTAL PETROCHEMICALS Direction de la Communication PetroFina sa 52 rue de l Industrie 1040 Bruxelles - Belgique TOTAL PETROCHEMICALS RESEARCH FELUY Zoning Industriel, Zone C 7181 Feluy - Belgique 05/2010 H7834 Photo Collection Total Petrochemicals/Michel Clinck le/Entercom