L’acétylène (C2H2) est une molécule simple qui trouve des applications dans un large éventail de domaines. Ses propriétés uniques – température de flamme élevée, transfert de chaleur rapide et réactivité chimique diversifiée – en font un matériau précieux pour des industries telles que la métallurgie et la production chimique.
1. Utilisation de l’acétylène dans le traitement des métaux
L’acétylène trouve de nombreuses applications dans le traitement des métaux et des matériaux, car il possède une température de flamme et une vitesse de propagation exceptionnellement élevées. Cela donne des densités d’énergie concentrées et un transfert de chaleur rapide vers les pièces cibles.
Des études menées par Linde révèlent une augmentation remarquable de l’efficacité de 50 % lors de l’utilisation acétylène pour les sections obliques extrêmes par rapport au propane.
Une flamme oxyacétylène présente une structure caractéristique en deux parties : une flamme primaire plus chaude et une flamme secondaire environnante. La température maximale se situe à la pointe de la flamme principale, ce qui la rend cruciale pour le traitement des matériaux. Son efficacité thermique provient de l’effet combiné de son dégagement thermique volumétrique et de sa vitesse de propagation.
Le transfert de chaleur pendant le soudage se produit via trois mécanismes principaux : le rayonnement, la convection et la conduction thermique. Un gradient de température abrupt entre la flamme et la pièce améliore encore le transfert de chaleur.
En ajustant le rapport oxygène/acétylène, différents types de flammes sont possibles : oxydante, neutre ou réductrice (carburation). Les flammes neutres ou légèrement réductrices sont préférées pour le soudage de l’acier, de l’alumine et du cuivre, tandis que les flammes oxydantes conviennent au soudage, au découpage, au décapage et au durcissement de surface du laiton.
Les flammes oxyacétylène sont utilisées dans un large éventail de processus industriels, notamment :
- Soudage
- Découpe
- Brasage
- Soudure
- Surfaçage
- Pulvérisation à la flamme
- Chauffage
- Durcissement
- Lissage
- Nettoyage
- Décapage
- Suppression de la rouille
- Décarbonation
Bien que les flammes oxyacétylène offrent des performances supérieures, les flammes acétylène-air trouvent une utilisation occasionnelle dans des applications de niche telles que le brasage à l’étain, le soudage à l’air chaud des thermoplastiques, le travail du verre et le décapage de peinture. Cependant, la commodité et la sécurité des carburants alternatifs comme le propane ou le butane ont largement remplacé l’acétylène dans ces domaines.
Des flammes acétylène-air plus douces sont notamment utilisées pour le brasage tendre et dur, le durcissement à la flamme et le revenu à la flamme. Pour de telles applications, des brûleurs à air comprimé de type Bunsen et à acétylène sont généralement utilisés.
2. Utilisation de l’acétylène dans l’industrie chimique
Les diverses propriétés chimiques de l’acétylène en ont fait un précurseur précieux pour de nombreux produits d’importance industrielle. La Figure 1 résume ces produits et leurs applications. Entre 1960 et 1970, la plupart de ces produits en étaient issus.
Cependant, depuis les années 1970, l’acétylène a été remplacé par des oléfines comme l’éthylène et le propène, en particulier dans la production de l’acétaldéhyde et l’acrylonitrile.
Actuellement, les principales applications de l’acétylène sont dans la production de chlorure de vinyle, d’acétate de vinyle et d’autres esters vinyliques ; d’acide acrylique ; noir d’acétylène; et des produits chimiques spécialisés comme le 1,4-butynediol et les alcools acétyléniques.
Pour ces produits chimiques spécialisés, la voie acétylène reste la méthode de production commerciale unique ou dominante.
Alors que le chlorure de vinyle, l’acétate de vinyle et l’acide acrylique étaient historiquement des dérivés majeurs de l’acétylène, ils sont désormais principalement produits à partir d’éthylène et de propène dans la plupart des pays. Il est intéressant de noter que la Chine présente un cas unique.
Depuis 1997, la demande chinoise d’acétylène en monomère de chlorure de vinyle a grimpé en flèche de 15,9 % par an, ce qui a incité la construction de nouvelles installations de production à base de carbure de calcium entre 2008 et 2013.
La Chine est actuellement le premier producteur et consommateur mondial d’acétylène, représentant plus de 80 % de la production mondiale.
Référence
- Acétylène; Encyclopédie Ullmann de chimie industrielle. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a01_097.pub4
