Procédés chimiques pour la production de polypropylène. Il existe trois types de procédés chimiques pour la production de polypropylène : le procédé en suspension, le procédé en vrac avec monomère en phase liquide et le procédé en vrac avec monomère en phase gazeuse.
Dans le cadre de ce document, le processus de masse appelé Spheripol sera expliqué :
- Le procédé Spheripol est continu et repose sur un catalyseur superactif (Ti/MgCl2), un alkylaluminium, un donneur d'électrons).
- Il y a deux réacteurs en série :
Le premier réacteur est destiné au vrac et le second à la phase gazeuse.
Le premier réacteur est du type à boucle, dans lequel le catalyseur et le monomère circulent à grande vitesse de manière à rester en suspension dans le diluant.
Le diluant est en fait le propylène liquide lui-même, ce qui, compte tenu des conditions de fonctionnement, facilite l'évacuation de la chaleur générée par la réaction et augmente en même temps les performances du système catalytique. Dans ce réacteur en boucle, le mélange réactionnel s'écoule entraîné par une pompe axiale (aucune agitation externe n'est nécessaire) ; il atteint une vitesse élevée qui empêche le dépôt de polymère sur les parois du réacteur ; la surface de transfert de chaleur par unité de volume est plus élevée que dans un réacteur agité, ce qui permet un meilleur contrôle de la température et une productivité plus élevée. Le temps de séjour dans le réacteur peut être modifié en faisant varier le taux de recirculation.
Le propylène, qui peut être dilué avec du propane (jusqu'à 40 %), est introduit dans le réacteur en présence de catalyseur et d'hydrogène. La température de réaction se situe entre 65 et 80 °C et la pression est de 33 atm. Le mélange réactionnel circule rapidement et contient jusqu'à 50 % de solides.
- Le polymère et le monomère n'ayant pas réagi sont séparés dans un réservoir de flash à 16 atm. Le monomère est recirculé dans le réacteur et l'excès de propane est éliminé.
- Dans le deuxième réacteur, la phase gazeuse, le polymère produit dans le réacteur en boucle est incorporé. Dans cette phase, des copolymères aux caractéristiques particulières sont préparés en ajoutant un co-monomère (par exemple l'éthylène) en plus du monomère.
- Des particules de polymère et de la vapeur d'eau sont introduites dans le réacteur à lit fluidisé pour désactiver le catalyseur. Le séchage est effectué à l'azote. Le polymère est obtenu sous forme de particules sphériques d'un diamètre compris entre 1,5 et 2 mm et d'une distribution de taille étroite. La productivité est de l'ordre de 20 kg/g de catalyseur supporté (1000 kg/g de Ti). L'indice d'isotacticité est de 97%.
- Le poids moléculaire est contrôlé par l'ajout d'hydrogène au cours de la réaction, ainsi que par l'utilisation de composés organométalliques dérivés du zinc ou du cadmium.