Concurrentiel par l'ingéniosité

C'est en 1970 qu'ExxonMobil a inauguré pour la dernière fois une usine chimique entièrement neuve en Belgique. Cela veut-il dire que, depuis bien longtemps, cela ne vaut plus la peine d'investir dans des installations chimiques dans notre coin du monde? Absolument pas! Depuis que le Meerhout Polymers Plant (MPP) existe, sa capacité de production s'est considérablement étendue. On y a investi et on y investit encore, non seulement dans l'expansion, mais aussi dans l'innovation, l'efficience énergétique et des méthodes de travail plus judicieuses. L'usine sœur du MPP, l'Antwerp Polymers Plant (APP) à Zwijndrecht, qui date de 1967, s'est également renouvelée de façon constante au cours des dernières décennies. Récemment, l'une de ses chaînes de production a été étendue.

TEXTE ANTON BUYS | PHOTOS STEFAN DEWICKERE

L'Antwerp Polymers Plant et le Meerhout Polymers Plant sont des usines apparentées. Toutes deux produisent du polyéthylène de faible densité (LDPE dans le jargon du métier). L'utilisation la plus connue de ce produit est les sachets en plastique que nous recevons dans les magasins, mais il connaît des dizaines d'autres applications, telles qu'emballages, pellicules et isolations de câbles. Malgré les similitudes entre les deux usines, elles présentent d'importantes différences. L'APP produit certaines sortes de polyéthylènes en quantités relativement petites, tandis que le MPP se concentre sur les produits standard qu'il fabrique en grandes quantités.

Les sillos du APP.

Différents réacteurs | Le récent investissement en termes de capacité du APP se caractérise par un grand nombre d'innovations. Pour bien le comprendre, nous devons d'abord expliquer le processus de production. Les usines de ce type convertissent de l'éthylène en polyéthylène dans un réacteur. Cette opération s'effectue en comprimant très fortement le gaz et en y ajoutant une substance, l'initiateur, qui déclenche la réaction. Il existe deux sortes de réacteurs: les réacteurs tubulaires et les réacteurs autoclaves. Le premier type consiste en un tube 'enroulé' de près de deux kilomètres de long, dans lequel le gaz comprimé circule; le second consiste en un réservoir avec un agitateur, dans lequel le gaz tourbillonne et la réaction chimique s'opère sous haute pression. Tout l'éthylène qui se trouve dans le réacteur n'est pas directement converti en polyéthylène lors de cette réaction. C'est pourquoi le gaz résiduel est recyclé en le réintégrant dans le processus. Cette opération s'effectue dans un séparateur en séparant le gaz qui n'a pas réagi des polymères, le polyéthylène, et en réintroduisant ensuite ce gaz dans le réacteur. Au cours des premières années du APP, l'une des chaînes de production (la chaîne F) disposait d'un réacteur tubulaire. Plus tard, celui-ci a été remplacé par un réacteur autoclave (sur la chaîne G) parce que ce type convient mieux pour la fabrication de l'une des spécialités du APP, les coatings en polyéthylène. L'ancien réacteur tubulaire est toutefois resté en service comme échangeur thermique.

Peter Matthys: "Nous avons développé
la technologie nous-mêmes."

Le directeur du APP, Peter Matthys, explique comment cette configuration a été utilisée pour étendre la capacité d'une manière rentable. "Il n'y avait plus grand-chose à améliorer quant à la conversion de l'autoclave proprement dit, et donc aussi par rapport à la quantité de produit produite sur la chaîne G. Notre objectif était de produire plus de polyéthylène avec la même quantité de gaz, en d'autres termes, d'augmenter le pourcentage de conversion. Nous avons alors remis l'ancien réacteur tubulaire en service 'en série', ainsi, la séparation du gaz et du produit a été littéralement reportée. Nous procédons à présent à deux réactions successives, d'abord dans le réacteur autoclave et ensuite dans le réacteur tubulaire, ce qui produit une conversion sensiblement supérieure. La séparation n'est opérée qu'ultérieurement. La capacité de la chaîne G a ainsi augmenté de plus de 25 pour cent et, simultanément, la consommation spécifique d'énergie a diminué d'environ 25%. Ce projet", ajoute Matthys non sans fierté, "est unique au sein d'Exxon- Mobil. Et nous avons développé nousmêmes la technologie!"

En demander plus | Pour l'APP, l'investissement dans la chaîne G était à certains égards une rupture avec le passé. Avant cela, l'accent était mis sur l'optimisation du processus et la diversification des produits, et non sur l'expansion. Lorsque la capacité était augmentée, cela avait lieu de façon limitée par des améliorations subtiles (capacity creep) et la suppression des goulots (debottle necking).

<Son succès incite à en demander plus>

La récente adaptation est allée beaucoup plus loin. Son succès incite en tout cas à en demander plus. Peter Matthys: "Nous examinons si nous pouvons réaliser quelque chose de comparable sur d'autres chaînes de production. Celles-ci ne possèdent pas, il est vrai, un vieux réacteur inusité, mais nous disposons à présent d'une base de connaissances. Même la chaîne G a encore du potentiel. Globalement, nous voulons adapter au maximum notre infrastructure à nos spécialités, par exemple en répartissant mieux nos différentes variétés de produits sur les chaînes de production. On devra alors arrêter la chaîne moins souvent pour passer à un autre produit et, cela aussi, c'est tout bénéfice."

Economie d'énergie et respect de l'environnement | La dernière grande expansion au Meerhout Polymers Plant date de 2002, lorsque la capacité de conversion fut augmentée d'environ 10 pour cent en optimalisant le processus chimique dans les réacteurs tubulaires. Le MPP profite surtout des grands volumes – plus l'usine produit, plus l'usine bénéficie en effet de l'economy of scale – mais la croissance du marché du LDPE stagne en Europe. C'est l'une des raisons pour lesquelles la direction de l'entreprise cherche actuellement de nouvelles possibilités pour augmenter l'efficience du processus de production, notamment en limitant la consommation d'énergie. Le récent renouvellement de l'autorisation nous a en outre contraints à limiter encore davantage les émissions d'hydrocarbures volatils (HC), dans ce cas l'éthylène.

Aart-Jan Vogel: Uniquement du brainpower"

Ces deux exigences ont été liées l'une à l'autre. Le directeur technique Aart-Jan Vogel esquisse la toile de fond: "La consommation d'énergie et les émissions d'hydrocarbures sont étroitement liées. Une partie de l'éthylène qui est séparée du poly éthylène dans le séparateur en vue du recyclage disparaît dans l'atmosphère. Si on peut réduire la pression dans ce réservoir, on consomme moins d'énergie, mais on réduit également la quantité d'éthylène qui s'échappe dans l'atmosphère. Malheureusement, le processus de séparation s'opère également moins bien. Nous avons résolu ce dilemme en installant un réservoir à pression plus moderne, appelé Medium Pressure Separator, qui fonctionne à une moindre pression, mais qui sépare aussi bien le gaz de la masse de polyéthylène que les réservoirs à pression conventionnels. Grâce à cet investissement, une moindre énergie est requise pour maintenir la pression à niveau dans les installations, ce qui nous a livré un gain de puissance de deux mégawatts. Cela correspond à une économie substantielle."

Limiter la chute de pression | Le MPP a encore fait plus pour limiter les mises sous pression voraces en énergie. La pression dans les longs réacteurs tubulaires diminue en effet du début vers la fin du tube, avec pour conséquence que le débit de polyéthylène diminue également. Aart-Jan Vogel déclare: "Plus le diamètre du tube est grand, moins la chute de pression est importante. Cependant, le tube long de deux kilomètres n'a pas un diamètre fixe. Il contient des pièces anciennes et plus récentes et, de ce fait, sa section varie. Nous avons remplacé une série de pièces par de nouvelles pièces de plus grand diamètre. Nous avons en outre lutté contre la chute de pression en dépistant et en supprimant systématiquement les goulots inutiles dans les réacteurs. Toutes ces interventions nous ont livré un avantage supplémentaire: la surface de contact est à présent plus grande, ce qui a pour effet que le processus de réaction s'opère plus efficacement et le pourcentage de conversion est donc plus élevé. En d'autres termes: nous produisons plus de polyéthylène aux mêmes coûts."

Autre investissement important: le remplacement de l'ancien système de commande du processus par une version moderne. Ce renouvellement, devenu nécessaire par le fait que les anciens instruments étaient arrivés à la fin de leur cycle de vie, contribue également à l'augmentation de l'efficience. Enfin, l'infrastructure est actuellement adaptée aux normes actuelles d'Exxon- Mobil. Ce projet a été approuvé en 2005 et il est en pleine phase d'application. Selon les prévisions, il sera achevé à la mi-2009. Avec les projets énergétiques et le capacity creep, ces projets permettront au MPP de devenir le meilleur dans le secteur sur le plan des coûts.

Finalement, ces derniers temps, à côté de ces grands investissements, diverses petites améliorations ont été apportées. Par exemple, l'utilisation d'autres modifiers plus efficaces (des additifs qui influencent les propriétés du polyéthylène) permet de produire les mêmes sortes de polyéthylènes à une pression inférieure. Cela aussi coûte moins d'énergie. "Et aucun argent à investir", souligne Aart-Jan Vogel. "Uniquement du brainpower."

Avec cette notion de 'brainpower', il résume peut-être involontairement ce par quoi les usines chimiques doivent se distinguer ici pour pouvoir se maintenir face à la concurrence à l'échelon mondial. Ou, pour citer Peter Matthys, directeur du APP: "Le marché de l'Union Européenne a atteint sa maturité. La demande globale de LDPE ne croît plus. C'est pourquoi nous devons faire deux choses: nous spécialiser encore davantage en nous orientant vers les applications de polyéthylène qui ont encore un potentiel de croissance et travailler simplement de manière plus efficace que les autres."

Et cela requiert en effet surtout de l'ingéniosité.