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Auteur(s)
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Brian BARRAN : Responsable du service Procédés polystyrèneElf Atochem
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Lire l’articleINTRODUCTION
Mise à jour du texte de Jean-Pierre POISSON (Atochem) paru en 1984 dans ce traité.
Le polystyrène est l’une des premières résines de synthèse, découverte en 1839, mais seulement produite en grande quantité et commercialisée en 1930 aux États-Unis et en Allemagne.
Les premiers procédés étaient de type polymérisation en suspension et discontinus (article Polystyrène. Procédé de polymérisation en suspension Polystyrène) ; ils ne sont actuellement plus guère utilisés que pour produire certaines résines de polystyrène de masse moléculaire élevée.
Dès 1940 ont été mis au point des procédés de polymérisation en masse ou en masse modifié par l’addition d’un peu de solvant, plus économiques du fait qu’il n’y a plus à manipuler de grandes quantités d’eau en suspension et que les opérations peuvent être menées en continu ou en discontinu, en général dans des réacteurs autoclaves agités en série, qui peuvent être suivis de réacteurs en forme de tour. On assiste alors dans les années 60 à l’augmentation des capacités de production par suite des progrès technologiques permettant l’évacuation de l’enthalpie de polymérisation, et au remplacement progressif des résines de polystyrène produites par le procédé suspension par celles obtenues par les procédés masse.
L’objet du présent article est de décrire un procédé masse continu.
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Équipement6. Production de polystyrène choc
On prépare d’abord dans la cuve C (figure 2) une dissolution de polybutadiène dans le styrène, laquelle est stockée en A. La dissolution injectée en B rejoint le recyclage du styrène n’ayant pas réagi et de l’éthylbenzène. B alimente, à travers un préchauffeur E1, le prépolymériseur R1 où a lieu l’inversion de phase : la solution est alors composée d’une phase continue de polystyrène dissous dans le styrène et d’une phase dispersée de polybutadiène également dissous dans le styrène. Le taux molaire de conversion atteint en sortie de R1 est de 30 % environ.
Ensuite, une série de réacteurs agités à effet piston [deux (R2 et R3) ou trois réacteurs suivant la capacité recherchée], augmente le taux de conversion (habituellement, ce dernier est supérieur à 70 %).
Le fluide sortant du dernier réacteur traverse le dévolatiliseur D1 sous vide poussé où le polymère est séparé du styrène n’ayant pas réagi et de l’éthylbenzène, eux-mêmes recyclés en B. Une seconde étape de dévolatilisation permet encore de diminuer le taux de monomère résiduel. Le polymère est alors soutiré de D2 par une pompe qui alimente une filière F suivie d’un granulateur G. Les granulés sont ensuite transportés par air pulsé jusqu’au silo de stockage.
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