Thèse soutenue

Optimisation d'un outil pour l'étude des premiers instants de la polymérisation des oléfines en phase gazeuse
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Estevan Tioni
Direction : Timothy McKenna
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance le 14/12/2011
Etablissement(s) : Lyon 1
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie OrganoMétallique de Surface (1994-2006)
Jury : Président / Présidente : Bernhard Maschke
Examinateurs / Examinatrices : Gunter Weickert, Vincent Monteil, Roger Spitz
Rapporteurs / Rapporteuses : Michael Bartke, Peter Thüne

Résumé

FR  |  
EN

La phase initiale (de quelque fractions de seconde à quelques minutes) de la polymérisation catalytique des oléfines est encore peu comprise. Elle est pourtant reconnue comme une étape cruciale pour contrôler la morphologie de la particule de polymère et pour garantir la performance optimale du catalyseur et une certaine stabilité thermique du procédé. Ce travail présente l'étude et l'optimisation d'un mini réacteur à lit fixe pour mener des polymérisations catalytiques en phase gaz avec des durées très faibles (minimum 0.1s) dans des conditions proches à celles utilisées industriellement. La possibilité de suivre la température du gaz et de récupérer les particules de polymère pour les caractériser permet de décrire d'une façon complète le comportement du catalyseur au début de la réaction. L'étude a été limitée à la polymérisation de l'éthylène (avec un catalyseur métallocène supporté sur silice) et l'attention a été particulièrement mise sur la relation entre transfert de chaleur de la particule et performance du catalyseur. Il a été montré que des températures trop élevées peuvent être responsable localement de la modification du comportement du site active et de l'altération des propriétés des polymères. Un choix adéquat des conditions de réaction permet de suivre indirectement l'évolution de la température des particules en mesurant celle de la phase gaz. Dans un deuxième temps différents métallocènes ont été utilisés pour étudier l'influence des conditions de réaction, de la préparation du catalyseur et des propriétés du support sur l'activité, les propriétés du polymère et la morphologie des particules au temps court. Une attention particulière a été portée sur l'évolution des sites actifs et sur la cristallisation des chaînes de polymère dans un support poreux en évolution. Une activité élevée a été mesurée dans les premières cinq secondes et les températures de fusion et cristallisation des polymères ont été utilisées comme sondes pour mesurer l'avancement de la fragmentation du support. Les résultats ainsi obtenus peuvent non seulement clarifier certains aspects clé du début de la polymérisation mais aussi être utilisés comme donnés de départ pour modéliser la particule en croissance et contribuer à réduire l'écart qui est actuellement présent entre comportement réel du catalyseur et prédictions des modèles