Modélisation informatique pour améliorer les processus de polymérisation
La première étape de la production de polymères essentiels d’un point de vue commercial tels que le polypropylène à partir de monomères est la polymérisation de la phase gazeuse. Au cours de la polymérisation, les monomères sont réunis pour former une longue chaîne de polymères offrant une géométrie spécifique à l’aide du catalyseur Ziegler-Natta. Au cours de ce processus, le fragment monomère est complexé à un centre métallique. Le complexe se lie à la chaîne de polymères, qui sort du centre métallique en laissant une place vacante pour une nouvelle complexation du monomère. La technologie industrielle en phase gazeuse la plus répandue est le réacteur à lit fluidisé (RLF). Dans celle-ci, le lit est maintenu en régime de bullage grâce au recyclage des gaz de réaction à travers le réacteur. La chaleur libérée par la réaction est éliminée par le refroidissement du gaz de circulation et, parfois, par une condensation partielle. Le réacteur est utilisé en mode transitoire ou stationnaire. Les conditions de fonctionnement optimales du réacteur à lit fluidisé ont été étudiées dans le cadre d'une étude de modèles. Un module mécaniste générique pour la copolymérisation en phase gazeuse du catalyseur Ziegler Natta dans le réacteur a été mis au point pour faciliter cette étude. Les points de fonctionnement optima pour la formation de quatre classes de polymères différentes ont été découverts en maximisant l'efficacité de la conversion monomère-polymère. Le temps nécessaire pour la transition de la classe de polymère et la production hors spécification consécutive ont également été étudiés et une structure de contrôle optimale a été constituée. D'autres études d'optimisation ont été réalisées pour l'utilisation transitoire du RLF. Les conditions de fonctionnement optimales pendant la transition entre les quatre classes de polymères ont été étudiées afin de déterminer la séquence de transition la plus appropriée. L'accélération de la production, l'amélioration de la qualité des produits, la réduction des coûts et l'amélioration de la sécurité sont autant d'avantages liés à une polymérisation plus efficace rendue possible grâce à la modélisation.
