Développement d’outils millifluidiques pour l’acquisition de données physico-chimiques sur des systèmes de polycondensation

• Auteur / Autrice : Inês Vasconcelos
• Direction : Patrick Maestro, Jean Toutain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés
• Date : Soutenance le 18/10/2010
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire du Futur (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Guy Defaye
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Mollet, Daniel Taton, Pierre Guillot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilbert Casamatta, Michael Matlosz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hautes pressions

Polycondensation

Mots clés libres

Millifluidique

Polycondensation

Désorption gaz-liquide

Perméation gazeuse

Haute pression et température

Millifluidics

Condensation polymerization

Stripping

Gas permeation

High pressure

High temperature

Résumé

Dans le cadre d’un projet d’Intensification de Procédés de Rhodia, nous avons développé des dispositifs millifluidiques fonctionnant dans des conditions opératoires inexplorées auparavant au labortoire, jusqu’à 300 °C et 50 bar, pour l’acquisition de données physicochimiques. Ainsi, une étude rhéologique sur des solutions de sel de nylon a été réalisée, ce qui a permis de fournir une nouvelle corrélation utile pour le dimensionnement du procédé industriel de polymérisation du polyamide-6,6. Par ailleurs, une étude cinétique de la polymérisation de l’éthylène glycol avec l’acide adipique a permis de déterminer les coefficients cinétiques de la réaction ainsi que l’énergie d’activation correspondante. Finalement un procédé miniaturisé avec élimination de l’eau produite par la réaction de polycondensation permettant de déplacer l’équilibre atteint par la réaction a été mis en œuvre ainsi que son modèle.

This work originated from a Rhodia’s Process Intensification project, where new physicochemical data are needed. We have developed at the laboratory new millifluidic devices which operate in conditions previously unexplored: up to 300 °C and 50 bar. A rheological study on nylon salt solutions was carried out and a new correlation based on the experimental results was provided. It is now used in the design of the industrial process of polyamide-6,6 synthesis. Moreover, a kinetic study on the polymerization of ethylene glycol with adipic acid allowed us to determine the kinetic coefficients of the reaction and the corresponding activation energy. Finally, a millifluidic process where the water produced by the polymerization reaction is eliminated by stripping and membrane separation was also developed, allowing for the chemical equilibrium to be shifted. A model describing this process has also been proposed.