Etude d'un procédé de dévolatisation de traces d'anhydride maléique au sein d'une matrice polypropylène à l'aide d'une extrudeuse bi-vis

par Olivier Piernot

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Fernand Pla et de Guo Hua Hu.

Soutenue en 2002

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .


  • Résumé

    La dévolatilisation de l'anhydride maléique au sein d'une matrice polypropylène à l'aide d'une extrudeuse bivis a été étudiée dans le but de contribuer au développement industriel de la purification en ligne de polyoléfines, suite à des réactions de greffage radicalaire. L'objectif de ce travail consistait plus particulièrement à définir les paramètres opératoires optimaux permettant d' obtenir, à productivité constante, une résine contenant une teneur minimale d'anhydride maléique en sortie d'extrudeuse. Préalablement à cette étude, une méthode originale d'extraction et de quantication par polarographie a permis de doser des traces de plus de 20 ppm de façon fiable. La limite thermodynamique, régie par la température et le niveau de vide, a pu être approchée au plus près grâce à des vitesses de rotation des vis élevées, des profils de vis permettant de maximiser la surface volumique accessible à la dévolatilisation et plusieurs évents disposés de façon à optimiser la force motrice de dévolatilisation le long de la zone sous vide. La viscosité de la matrice ne joue un rôle que pour les vides les plus poussés et la teneur en AM ne devient significative que pour de grandes variations, ce qui assure la robustesse du système au niveau industriel. Un modèle de connaissance a été développé, et a permis, sur base des résultats expérimentaux, d'estimer les valeurs du coefficient de transfert de masse et du coefficient de Flory-Huggins. Ce modèle a ensuite été utilisé à des fins de simulation et d'optimisation. Enfin, l'injection de C02 a permis d'augmenter la valeur de 1 'aire interfaciale polmère-vapeur et de réduire encore la teneur résiduelle en AM en sortie d'extrudeuse


  • Résumé

    The devolatilization of maleic anhydride from polypropylene has been studed in the aim of contributing to the industrial developpement of the on-line purification of polyolefin containing unreacted monomers. This work was more especially dedicated to find out process parameters allowing to obtain, at constant productivity rate, a polymer with the lowest maleic anhydride amount at the exit of the extruder. An original way for the quantification of maleic anhydride traces -till 20 ppm- has been developed and approved. The higher the temperature, vacuum level and rotational screw speed, the lower the maleic anhydride amount. The proper choice in the screw profile allows to maximize the polymervapor area by volume unit and the position of degassing pipes controls the value of the thermodynamic force along the vacuum zones. The polymer viscosity is important only for the highest vacuum level and the weak influence of initial maleic anhydride content contributes to the industrial process stability. Development of physical equations based model has given the ability to determine different unknown parameters, like the mass transfer coefficient or the Flory Huggins parameter, thanks to experimental data. Such a model has been used for simulation and optimization steps. Then, the use of C02 has been evaluated as a stripping aid agent for devolatilization. The increase in the value of polymer-vapor area by volume unit, by means of hubble growth is an effective way to reduce the maleic anhydride content

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Informations

  • Détails : 1 vol. (231 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 201-210. Résumé en français et en anglais

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Lorraine. Direction de la documentation et de l'édition. BU Ingénieurs.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2002 PIERNOT O.
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