Phénomènes de transfert de matière et morphologie des particules en polymérisation des oléfines sur catalyseurs supportés

par Christine Martin

Thèse de doctorat en Sciences. Génie des procédés

Sous la direction de Timothy McKenna.

Soutenue en 2000

à Lyon 1 , dans le cadre de École Doctorale de Chimie (Lyon) .

Le jury était composé de Timothy McKenna.

mots clés

• Polyoléfines
• Polymérisation
• Transfert de masse
• Chromatographie

Résumé

L'objectif de cette thèse est d'étudier les phénomènes de transfert de matière existants à l'échelle du réacteur et à celle de la particule de polymère en croissance lors de la polymérisation des oléfines sur catalyseurs supportés. Ces phénomènes, intimement liés à la morphologie de la particule de polymère, se conjuguent à la chimie de la polymérisation, et interagissent avec la cinétique réactionnelle. Les modélisations actuelles de cette réaction conduisent à des conclusions erronées quant à l'existence de résistances au transfert. En effet, celles-ci ne s'observent pas expérimentalement dans le milieu industriel, ce que nous confirmons par nos propres polymérisations. Pour expliquer cette inadéquation, nous proposons d'étudier deux axes de recherche : la fiabilité des solubilités et coefficients de diffusion des monomères introduits dans ces modèles, et le réalisme de la description morphologique appliquées au grain de polymère. Le premier objectif est donc de mesurer expérimentalement les paramètres d'équilibre et de transfert des monomères, d'en vérifier la cohérence par rapport aux données bibliographiques, et de les comparer à ceux introduits dans les modèles déjà existants. Cette étape nécessite la mise en œuvre d'une méthode chromatographique originale pour la mesure des diffusivités dans les polymères. La seconde hypothèse émise pour expliquer les lacunes de la modélisation s'oriente vers la description morphologique de la particule de polymère. Une caractérisation systématique est alors appliquées à différents types de polyoléfines pour essayer de comprendre le lien entre la morphologie des particules et les phénomènes de transfert.

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