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Modelagem da copolimerização de olefinas : estudo da aplicabilidade de dados em fase líquida para a fase gás

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Modelagem da copolimerização de olefinas : estudo da aplicabilidade de dados em fase líquida para a fase gás

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Título Modelagem da copolimerização de olefinas : estudo da aplicabilidade de dados em fase líquida para a fase gás
Autor Flores, Tanise Mori
Orientador Cardozo, Nilo Sérgio Medeiros
Secchi, Argimiro Resende
Data 2006
Nível Mestrado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.
Assunto Modelagem : Reator : Processos químicos
Polietileno
Polimerizacao
Resumo Reações de polimerização em reatores fase gás é o processo mais utilizado atualmente na produção de poliolefinas. Entretanto, existe grande dificuldade de reproduzir um reator em fase gás em escala laboratorial, devido à presença de uma fase sólida e uma fase gasosa em ausência de solvente, a agitação e remoção de calor. O presente trabalho visa uma melhor compreensão dos processos de copolimerização de eteno e buteno, com catalisadores Ziegler-Natta em reatores fase gás e fase líquida a fim de aplicar os resultados obtidos em um reator fase líquida de laboratório em um reator fase gás industrial. A possibilidade de aplicação destes resultados é estudada através da modelagem matemática fenomenológica dos processos. O processo estudado é a copolimerização de eteno e buteno com catalisadores Ziegler-Natta para produção de polietileno linear de baixa densidade em reatores tipo Spherilene. Após ajuste dos modelos para o reator fase líquida e o reator fase gás, efetuaram-se análises de sensibilidade paramétrica para verificar o comportamento das variáveis de saída. A metodologia utilizada para determinação dos critérios de comparação dos dois modelos foi estabelecer um planejamento experimental no processo fase gás, baseado na análise de sensibilidade, utilizando-se as variáveis de saída desse modelo para se obter as condições de operação do reator fase líquida. Essas condições foram relacionadas com as propriedades finais do polímero do reator em fase gás através da temperatura e relações de C4/C2 e H2/C2. A metodologia apresentada permite avaliar as condições adequadas para operar o reator laboratorial em fase líquida e obter dados que podem ser utilizados no estudo do reator fase gás. Os valores obtidos para as constantes cinéticas estão diretamente ligados ao tipo de processo utilizado, utilização ou não de solvente, remoção de calor e outros critérios que diferenciam o processo em fase líquida do processo em fase gás. Logo, aplicando os fatores de correção às constantes cinéticas obtém-se, no reator em fase líquida, um polímero com propriedades finais muito semelhantes ao produto obtido no reator em fase gás de leito fluidizado, considerando as diferenças de processo.
Abstract Polymerizations reactions in gas-phase reactors are the utmost process used nowadays for the production of polyolefin. However, it is very difficult to reproduce a gas-phase reactor in a laboratorial scale, due to the presence of solid and gas phases and absence of diluents, the mixing and heat removal. The present work seeks a better understanding of the copolymerization processes of etene/1-butene with Ziegler-Natta catalyst in phase-gas and liquid-phase reactors in order to apply the results obtained in a liquid-phase laboratory reactor in a gas-phase industrial reactor. The possibility of application of these results is studied through the phenomenological mathematical modeling of the processes. The polymerization process studied is the copolymerization of etene/1-butene with Ziegler-Natta catalyst for the production of low density linear polyethylene in a Spherilene reactor. After adjustment in the liquid and gas-phase model, parametric sensitivity analysis were made to evaluate the behavior of the output variables. The methodology used to determinate the comparison criteria was established by experimental design in the gas-phase model, based on the sensitivity analysis results. The output variables of the gas-phase model were used in order to obtain the operating conditions of the liquid-phase reactor. These operating conditions were linked to the final polymer properties through variables such as temperature, C4/C2 and H2/C2 ratios. The presented methodology allows the evaluation of the operating conditions of the laboratory-scale liquid-phase reactor and the collection of data to be used in gas-phase reactors studies. The value obtained to the kinetic constants is directly connected to the kind of process used, presence or absence of diluents, heat removal and other criteria that differentiate both processes. Therefore, the application of correcting factors to the kinetic constants produce, in the laboratory-scale liquid-phase reactor, polymers with final properties very similar to the polymer obtained in the industrial gas-phase reactor, considering all the differences in the process.
Tipo Dissertação
URI http://hdl.handle.net/10183/11799
Arquivos Descrição Formato
000612805.pdf (3.679Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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