Propostas de melhoria da capacidade de troca térmica de um reator de polimerização em leito fluidizado

Abstract

A reação de polimerização é altamente exotérmica, então o controle da remoção de calor do leito é muito importante. Resinas de polietileno de baixa densidade possuem um ponto de fusão mais baixo do que as de alta densidade, assim o gradiente entre a temperatura de operação e a de fusão é menor. Dessa forma a formação de pontos quentes no leito reacional pode gerar a formação de aglomerados de polímero fundido. A fim de evitar a formação de pontos quentes, nesse trabalho foi estudada uma proposta de melhoria da capacidade de troca térmica do sistema reacional de um processo de produção de polietileno em fase gás. Para isso, foi proposto introduzir ao sistema dois componentes de alto poder calorífico: o propano e o isopentano. Para esse estudo foi elaborado um modelo no simulador iiSE, versão acadêmica, desenvolvido em colaboração com o departamento de engenharia química da UFRGS. O modelo apresentou uma boa aproximação dos dados observados em planta. Frente a esse resultado, foram realizadas as simulações com propano e isopentano. Essas foram feitas de forma a respeitar parâmetros importantes de processo, como a pressão parcial de eteno e o balanço de forças na fluidização do reator. Os resultados dessas simulações mostram uma diminuição da temperatura de saída do reator com a inserção dos gases mais pesados. A substância que apresentou melhor resultado foi o isopentano, sendo possível condensar a mistura gasosa no trocador de calor a partir de uma fração de 40% de isopentano em relação ao número total de mols de inertes. No entanto, em aproximadamente 50% de C5 o calor liberado pela reação química no reator não é mais suficiente para evaporar toda parcela líquida, então a partir dessa composição é necessário aumentar a carga da unidade.