R&D russe

Enregistrer dans la liste de lecture Publié par Callum O'Reilly, Senior Editor Hydrocarbon Engineering, lundi 03 août 2020 11:00

L'industrie pétrochimique russe, qui exporte également vers l'Europe, l'Asie et la Turquie, évolue à bien des égards aussi vite – sinon plus vite – que la politique fédérale.

Le Kremlin a signé des mesures législatives qui exigent que les déchets solides soient triés dans différents conteneurs dans toutes les municipalités de Russie à compter du 1er janvier 2019. Le gouvernement a depuis ajouté une prolongation, donnant à de nombreuses régions jusqu'en 2022 pour se mettre au courant et mettre en place des mesures. Cela dit, Moscou a déjà commencé à mettre en œuvre ces mesures avec de nouvelles poubelles séparées introduites dans toute la ville en 2019. Cette décision a été conçue pour ouvrir la voie à de nouveaux domaines de développement dans les économies secondaires pour les déchets, à savoir le recyclage des plastiques.

SIBUR a travaillé avec des partenaires sur les spécifications de conformité aux normes de l'UE, et l'Europe vise à ce que des pourcentages plus élevés de matériaux recyclés se retrouvent dans les produits finis jusqu'en 2025. Pour SIBUR, la législation russe représente une future source de matières premières. L'entreprise vise à ce que jusqu'à 25 % des nouveaux granulés proviennent de matières premières en plastique recyclé. La qualité des produits et les exigences des clients lors de cette transition seront gérées par son centre de R&D PolyLab, y compris des projets innovants pour augmenter les rendements de recyclage.

PolyLab est un laboratoire de 5000 m2 situé sur le campus de Skolkovo - le premier incubateur technologique et centre de R&D d'entreprise du pays. Les installations de recherche, de traitement et de production de l'installation augmentent le travail et les résultats des centres de recherche sibériens existants de SIBUR à Tomsk et ailleurs, et fournissent une plate-forme internationale pour les pairs, les collègues et les clients.

Figure 1. Le SIBUR PolyLab à Moscou, Russie.

Les capacités de PolyLab seront d'une importance cruciale alors que l'entreprise accélère la production de l'usine ZapSib de Tobolsk. L'usine triplera la capacité et la portée de production de polymères de SIBUR, car elle s'appuie sur des matières premières bon marché provenant du cœur pétrolier et gazier sibérien de la Russie. ZapSib produira 500 000 tpa de polypropylène et 1,5 million de tpa de polyéthylène, et pas moins de 2,7 millions de t de GPL seront utilisés comme matière première pour l'usine. Cela sera utilisé pour produire divers produits en plastique, y compris des emballages.

PolyLab deviendra le lien de développement de l'entreprise alors que SIBUR dessert de nouveaux clients et répond à l'évolution des demandes et des réglementations sur divers marchés, y compris les changements nationaux et mondiaux vers des pratiques commerciales plus vertes.

SIBUR a signé des accords avec Norner AS, 3M, Reifenhäuser, BASF et d'autres pour utiliser des technologies, innover et coordonner le développement futur. Les missions du centre incluent l'amélioration de la durabilité, de la résistance, de la qualité au regard des usages spécifiques ainsi que la mise en place de solutions de recyclage des polymères. Cela comprendra les tests de polymères, le traitement et les tests du produit final.

Figure 2. Laboratoire d'essais PolyLab.

À cette fin, des échantillons de nouveaux grades de polyéthylène (PE) et de polypropylène (PP) seront transformés sur leurs lignes de fabrication pilotes en tuyaux, produits médicaux, films, emballages alimentaires et autres produits. Cela fournira un aperçu plus approfondi des propriétés des polymères et de leur impact sur la qualité du produit final afin d'améliorer encore les matériaux et d'augmenter l'efficacité de la production.

SIBUR et 3M coopéreront au développement de nouveaux grades de PE et PP, y compris ceux qui seront produits à ZapSibNeftekhim. En particulier, les parties développeront de nouvelles solutions pour améliorer la transformabilité des qualités de polymères et rendre les produits de SIBUR plus respectueux de l'environnement et aptes au recyclage.

SIBUR et BASF travaillent ensemble pour tirer parti des technologies numériques dans la production et la R&D, et pour développer une gamme innovante de polymères utilisant les additifs plastiques proposés par BASF. De plus, BASF offrira son expertise technique dans le développement de tests de nouvelles technologies au PolyLab.

En outre, les sociétés prévoient de développer conjointement de nouvelles solutions additives hautes performances, en se concentrant sur des conditions de conversion très exigeantes pour les polymères et en ciblant spécifiquement les produits à durabilité à long terme. Ils feront la promotion de ces nouvelles solutions lors d'événements techniques communs pour éduquer les clients de SIBUR et les acteurs de l'industrie.

SIBUR a un pacte de coopération au laboratoire avec le norvégien Norner AS, qui possède de nombreuses années d'expérience pratique et théorique dans la synthèse, la modification et le recyclage des polymères et l'adaptation aux besoins des clients finaux. Norner s'est associé à SIBUR sur plusieurs projets au cours des sept dernières années qui visaient à réduire les coûts et à promouvoir les grades de polymères à valeur ajoutée.

SIBUR et Norner développeront conjointement de nouvelles solutions de produits et optimiseront les formules de stabilisation des polymères. Celles-ci comprendront des grades de polymères verts innovants, des tests de catalyse, ainsi que de nouvelles technologies de recyclage chimique et technique.

L'objectif du PolyLab de SIBUR est de diversifier la gamme de produits avec des solutions à valeur ajoutée. Cela aidera l'entreprise à trouver de nouvelles applications pour les polyoléfines à la fois dans les produits existants et nouveaux sur le marché. Le centre pourra développer des polymères améliorés et les tester rapidement dans des produits finis.

En 2006, SIBUR a créé NIOST, son centre de R&D d'entreprise pour les technologies chimiques, à Tomsk. Alors que le NIOST se concentre sur les études de matériaux, le nouveau centre de R&D, outre l'analyse des propriétés des matériaux, explorera et développera des applications réelles.

À cette fin, PolyLab est équipé de machines pour simuler les opérations de production clés qui utilisent les qualités de polyoléfines existantes et à développer de SIBUR.

Le parc injection comprend des presses à injecter de 30 t, 50 t et 150 t pour la fabrication de bouchons, opercules, emballages rigides (bidons à couvercle, gobelets plastiques à parois fines de 850 ml et seaux à anse de 1 l). La machine de 150 t peut également être couplée à un robot pour tester le stockage et fabriquer des produits étiquetés dans le moule.

D'autres segments importants de la production d'emballages rigides sont le thermoformage et l'extrusion-soufflage. L'aptitude des grades de propylène au thermoformage sera testée à l'aide d'une machine équipée d'un moule à godets de 200 ml. Une machine d'extrusion soufflage (EBM) sera utilisée pour fabriquer des bouteilles et canettes en polyéthylène et polypropylène de 1 l à 10 l.

Avec le démarrage de la production de LLDPE et HDPE chez SIBUR, l'importance du segment des emballages flexibles augmente également. Le centre de R&D disposera de lignes de production à grande échelle pour les films tubulaires multicouches de 1,3 à 1,5 m de large et les films CPP d'une capacité de 250 et 500 kg/h.

Une ligne d'extrusion de tubes de 32 à 110 mm est conçue pour utiliser la qualité existante de copolymères PP statistiques, ainsi que des qualités encore à produire - HDPE et copolymères à blocs. La seule exclusion est le segment des fibres et des tissus non tissés, qui ne disposera que d'une machine à fil multifilament. Les machines industrielles pour ce segment sont trop grandes pour être installées dans le centre de R&D.

Pour explorer la structure et les propriétés physiques et chimiques des polymères, le laboratoire dispose des équipements nécessaires à la chromatographie en phase gazeuse et liquide, ainsi qu'un chromatographe à perméation de gel, indispensable dans les études sur les polyoléfines. Les méthodes de recherche thermique et la spectrométrie IR aideront les chercheurs à étudier les formules de stabilisation et la structure des polymères. Il est souvent nécessaire de se pencher sur les produits finis pour apprendre les rouages ​​d'une technologie de transformation. A l'aide de microscopes électroniques et optiques, les chercheurs étudieront la répartition des pigments et des additifs dans la matrice polymère. Les microscopes seront également déterminants pour répondre aux demandes des clients.

Toutes ces machines aideront SIBUR PolyLab à développer de nouveaux grades de polyoléfines, à évaluer l'impact de leurs propriétés sur les paramètres de traitement et de fonctionnement, à présenter les avantages des nouveaux matériaux et à faire des recommandations sur les modes de traitement optimaux et une adoption plus rapide par les clients.

Une attention particulière doit être portée au développement de formules de films en polypropylène bi-orienté (BOPP). PolyLab disposera d'une machine d'extrusion de feuilles à sept couches et d'un cadre de rame pour l'orientation des feuilles produites. Cet équipement réduira la durée et le coût des projets de développement de films BOPP.

PolyLab fournira également des services de recherche et de test de bout en bout pour le développement de nouvelles formules et solutions. A cet effet, le centre de R&D disposera d'une extrudeuse bi-vis de 100 kg/h, qui permettra d'améliorer les formules de stabilisation des polyoléfines existantes et d'en développer de nouvelles. Le centre pourra développer de nouveaux composés basés sur l'offre de produits actuelle de SIBUR.

Le nouveau centre testera des produits finis, tels que des tuyaux, des canettes, des bouteilles et des gobelets, mesurera leurs dimensions et évaluera leur apparence, leurs propriétés structurelles et mécaniques, ainsi que leur résistance à la chaleur et au gel, qui joue un rôle important dans l'analyse de nouvelles idées et l'optimisation des formules de produits.

Le centre comprendra un ensemble d'équipements pour tester les grades de polyoléfines pour la tuyauterie. Cela permettra de tester l'hydrostatique de longue durée, la résistance à la croissance des fissures, les tests d'écoulement plastique et d'étanchéité, ainsi que l'obtention de résultats plus rapides. Par exemple, l'un des appareils d'essai en laboratoire est utilisé pour mesurer la résistance des matériaux polymères à la croissance rapide des fissures.

La production de films à partir de qualités de polyoléfines sera également soumise à des tests de produits. Le laboratoire comprend à la fois des appareils réguliers pour les tests de résistance à la traction, des mesures optiques et de scellabilité, ainsi que des équipements moins courants nécessaires pour tester de nouvelles qualités de film, tels qu'un testeur de déchirure Elmendorf, une machine de test d'impact de poids de chute et des testeurs de propriétés de perforation et de barrière. L'entreprise doit périodiquement étudier les processus de production de ses clients, notamment lors des tests de nouveaux lots, de la modification de matériaux existants ou du traitement des réclamations des clients. C'est ce que font les machines de traitement corona, d'impression flexographique, de laminage et de revêtement au solvant. Le traitement des polymères doit toujours commencer par l'évaluation des propriétés rhéologiques. Pour cette raison, le laboratoire est équipé de rhéomètres conventionnels, ainsi que d'un viscosimètre rotatif et d'un viscosimètre à tube capillaire avec option de mesure de la résistance à l'état fondu. Le centre dispose également d'une variété d'appareils pour mesurer les propriétés mécaniques, thermiques et optiques des matériaux.

Les polymères sont des matériaux synthétiques bien connus qui sont durables, solides et respectueux de l'environnement, et peuvent être largement utilisés dans la construction, les services publics, l'automobile, la santé, l'alimentation et d'autres industries. La principale priorité du PolyLab de SIBUR est de promouvoir l'utilisation des polymères à la fois pour fabriquer des produits existants et pour concevoir de nouvelles solutions pour stimuler le progrès technologique dans toutes les industries dans lesquelles les plastiques sont utilisés.

Le centre favorisera l'utilisation de matériaux recyclés et l'application de polymères dans l'économie circulaire. À cette fin, des échantillons de nouveaux grades de PE et de PP seront transformés sur les lignes de fabrication pilotes du centre en tuyaux, produits médicaux, films, emballages alimentaires, bidons et autres produits. Cela fournira un aperçu plus approfondi des propriétés des polymères et de leur impact sur la qualité du produit final afin d'améliorer encore les matériaux et d'augmenter l'efficacité de la production.

La population mondiale a doublé depuis la naissance de la plupart des lecteurs de cette publication. Les plastiques, qui sont durables, légers et flexibles, ont joué un rôle essentiel dans l'amélioration de l'assainissement, du transport, de la prévention de la détérioration des aliments et de la réduction de la déforestation et des émissions de carbone.

Le rôle futur de l'industrie du plastique est défini, en partie, par les conséquences de sa contribution passée à l'accumulation de pollution dans les océans et du gaspillage de polymères précieux dans les décharges. Alors que les pays adoptent de nouvelles législations pour réglementer l'utilisation des plastiques et que l'opinion publique commence à changer, l'industrie devra proposer des réponses de haute technologie et organiser des efforts impliquant de nombreux acteurs afin de répondre aux défis du jour. SIBUR continuera à jouer un rôle de premier plan en répondant à ce défi.

Écrit par Konstantin Vernigorov, SIBUR, Russie.

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Les exportations américaines de propane ont atteint un record de 1,7 million de bpj en mars 2023. Le propane est consommé dans le monde pour le chauffage des locaux et est utilisé comme matière première pétrochimique.

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