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Jean-Pierre QUET : Elf Atochem
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La découverte des polyéthylènes linéaires est due (de façon quasi simultanée) à Zletz (Standard Oil Company of Indiana - 1950), Hogan et Banks (Phillips Petroleum Company - 1951), Ziegler (Max Planck Institute - 1953).
Ces polyéthylènes linéaires (symbole normalisé : PE-L) sont constitués de chaînes dépourvues de branchements longs et sont obtenus par polymérisation catalytique à pression et température modérées, contrairement aux polyéthylènes ramifiés obtenus par polymérisation radicalaire sous haute pression et haute température (article Polyéthylène basse densité Polyéthylène basse densité dans ce traité).
Les premières unités de taille industrielle ont été réalisées par Hoechst (1955, catalyse Ziegler) et Phillips (1956, catalyse au chrome).
De nos jours, on distingue :
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les procédés dits en solution, mettant en œuvre une réaction de polymérisation de l’éthylène en solution dans un solvant (le milieu réactionnel est donc monophasique) ;
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les procédés dits en suspension, mettant en œuvre une réaction de polymérisation de l’éthylène en suspension dans un diluant (le polymère n’est plus soluble dans le milieu réactionnel).
Une variante de ce dernier procédé, mettant en œuvre un lit fluidisé de grains de polymère en croissance dans un flux de monomère, fit son apparition en 1970 (pilotes) et trouva un développement industriel au début des années 80. Il s’agit du procédé dit en phase gaz.
Jusqu’en 1970, ces procédés furent employés pour la fabrication des polyéthylènes linéaires haute densité (PE-HD).
Entre 1970 et 1975, les premiers polyéthylènes linéaires basse densité (PE-BD) firent leur apparition. Leur développement commercial s’accompagna d’une nouvelle évolution des procédés qui furent adaptés pour produire non plus des homopolymères modifiés (gamme des polyéthylènes de haute densité) mais de véritables copolymères éthylène - oléfine (en C4 , C5 , C6 , C8 ).
Il en résulta une relance des procédés en solution à basse pression (la présence de comonomère augmente la solubilité du polymère), mais également l’apparition d’un procédé dit solution-masse (dérivé du procédé de polymérisation sous haute pression).
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Données économiques4. Traitements complémentaires
4.1 Traitements de désactivation
Ils sont justifiés quand la productivité des catalyseurs est faible et quand le polymère sortant du réacteur présente un taux de résidus catalytiques trop élevé (par exemple plus de 50 ppm de titane) pouvant être à l’origine d’une dégradation prématurée du polymère.
Ces traitements se font par injection d’un poison du catalyseur (un alcool par exemple). Celui-ci est ensuite partiellement extrait avec le solvant ou le diluant, qui nécessite alors une purification préalable à son recyclage.
Cette étape associée à une installation et à une opération de purification complémentaire disparaît petit à petit au fur et à mesure que des catalyseurs plus performants se développent.
HAUT DE PAGE4.2 Granulation et traitement des granulés
La granulation est l’étape indispensable de mise en forme du polymère.
Elle est précédée d’un malaxage par extrudeuse et d’une adjonction d’additifs (antioxydants, agents glissants). Elle est généralement réalisée par des couteaux affleurant une filière immergée dans l’eau. Celle-ci assure le refroidissement brutal des granulés et prévient leur collage. La séparation d’avec l’eau se fait par tamisage, puis séchage.
Les granulés sont ensuite stockés dans des silos avant conditionnement final (vrac ou ensachage).
HAUT DE PAGE4.3 Purification du solvant (ou du diluant)
Le solvant (ou diluant) séparé du polymère peut entraîner avec lui des produits de faible masse moléculaire dissous. Il est purifié par distillation avant recyclage. Les produits de faible masse moléculaire ainsi séparés se présentent sous forme de cires.
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