Authors: Amel Ben Mrad
Source: SPIRE - Sciences Po Institutional REpository (preprint, 2020-12-11)
Field: Chemistry — Organic Chemistry

Etude de l'impact des agents de condensation sur la polymérisation de l'éthylène dans les réacteurs en phase gaz L'impact des agents de condensation induits (ICA) lors de la polymérisation de l'éthylène dans les réacteurs en phase gazeuse est étudiée. L'équation d'état de Sanchez-Lacombe (SL EoS) est utilisée pour calculer les propriétés thermodynamiques qui sont importantes lors la polymérisation de l'éthylène en phase gazeuse, y compris le gonflement de la phase amorphe du polymère, la solubilité et la diffusion. Premièrement, afin de pallier le manque de données thermodynamiques concernant les systèmes à plusieurs composants, une nouvelle approche est proposée permettant l'estimation des paramètres d'interaction de Sanchez-Lacombe. Cette méthode est basée sur la combinaison de mesures de solubilité totale avec des estimations du facteur de compressibilité des mélanges de gaz à l'aide de l'équation d'état de Peng-Robinson. Ensuite, une méthode expérimentale basée sur la perte de charge a été développée afin d'estimer les paramètres de SL pour les systèmes ternaires et quaternaires (et d'ordre supérieur) afin de montrer l'impact des ICAs et des comonomères sur la polymérisation de l'éthylène en phase gazeuse. Le modèle quaternaire de Sanchez-Lacombe a été validé avec des données expérimentales utilisant les méthodes gravimétriques (solubilités totales) et de perte de charge (solubilités partielles). Ensuite, la diffusivité globale des systèmes ternaires et quaternaires a été mesurée avec la méthode gravimétrique et ajustée à la solution de Crank à la loi de Fick en utilisant une représentation de particules à deux niveaux (bidisperse). Les solubilités individuelles sont utilisées pour calculer les diffusivités des systèmes plusieurs composants à travers le modèle de Vrentas et Duda, afin de valider les données expérimentales. Toutes ces données thermodynamiques sont incorporées dans un modèle de particule. Ce modèle, basé sur le modèle d'écoulement de polymère à pores aléatoires (RPPFM) a également été développé afin d'examiner l'impact de différents ICAs sur les gradients de température et de concentration à travers les particules de polymère en croissance, ainsi que la vitesse de réaction. L'équation d'état de Sanchez-Lacombe a été utilisée dans ce modèle afin de calculer la solubilité dans des systèmes à plusieurs composants, permettant ainsi de montrer l'impact de la composition de phase gazeuse (i.e. ICA, hydrogène) sur la cinétique et la distribution des masses molaires. Enfin, la thermodynamique de la polymérisation de l'éthylène en suspension a également été étudiée, car comme dans les systèmes en phase gazeuse, les particules de polymères sont supposées gonfler en présence de diluant liquides. Une étude expérimentale a été réalisée afin de mesurer la solubilité et le gonflement de différents diluants liquides (C4-C10) dans différents types de polymères et à différentes températures. Polymerization ; Ethylene ; Gas phase ; Materials science ; Chemical engineering ; Chemistry ; Organic chemistry ; Catalysis ; Polymer ; Engineering Advanced Polymer Synthesis and Characterization ; Thermal and Kinetic Analysis ; Catalysis and Oxidation Reactions