Modelagem e simulação de um reator autoclave para a produção de polietileno de baixa densidade (PEBD)

Abstract

vi i DEDICATÓRIA A minha família: meus pais Santo e Darcy, meus irmãos André e Denise, por sempre estarem comigo por mais longe que eu parecesse estar, por seu amor, por sempre acreditarem em mim e por ser uma família tão unida e querida. A Ângela, maravilhosa pessoa que sempre acreditou em mim. lX AGRADECIMENTOS Agradeço de coração: A minha família o apoio sempre prontamente prestado, o amor sempre presente. A Ângela a compreensão e carinho. A minha orientadora professora doutora Liliane M. F. Lona, e a Faculdade de Engenharia Química da Unicamp a oportunidade a mim concedida dois anos atrás, a confiança depositada e a excelente orientação durante todo o transcorrer do mestrado.Ao meu co-orientador, professor doutor Fabiano A. N. Fernandes, a orientação de extrema importância prestada durante esses dois anos.Aos companheiros de laboratório, os quais foram meus grandes companheiros e parceiros durante os dois anos que morei em Campinas, a amizade.Aos companheiros das diversas aulas de inglês, ministradas pelo professor Lisboa, a amizade.A toda turma do parque das universidades os incontáveis bons momentos e a todo carinho dedicado. Aos companheiros do futebol do fim de semana os bons jogos. Ao pessoal da RGM a acolhida camarada. Ao Leonardo, estimado amigo, a amizade.Aos professores constituintes das bancas de qualificação e de defesa desta dissertação de mestrado a gentileza de aceitar o convite.A indústria as oportunidades concedidas.A FINEP e ao CNPq a concessão da bolsa de estudos concedida para o desenvolvimento do trabalho. Obrigado.xi "Aprender é a única coisa de que a mente nunca se cansa, nunca tem medo e nunca se arrepende". Leonardo da VinciXlll RESUMO A polimerização a alta pressão em reator autoclave é uma das tecnologias empregadas na produção de poliolefinas, especialmente para o caso do polietileno. Processos industriais para a produção de polietileno de baixa densidade (PEBD) empregam altas temperaturas, que podem variar de 150 a 300°C, e altas pressões, até 3000 atm. Neste trabalho de mestrado foi desenvolvido um modelo matemático dinâmico para um reator de polimerização do tipo autoclave que opera em uma planta industrial no pólo petroquímico de Camaçari -BA. O reator é dotado de múltiplos pontos de alimentação de monômero e de iniciador e possui um potente agitador, o que provoca uma natureza recirculante dentro do reator. De forma a considerar a mistura imperfeita, o reator é dividido em diversas seções. Cada seção é idealizada por um modelo de escoamento composto por um segmento de mistura perfeita, CSTR, e um segmento de mistura imperfeita, PFR. O segmento CSTR considera os pontos próximos das alimentações, enquanto que o PFR considera o resto da seção. Balanços de massa e de energia são realizados para cada segmento do reator. O método dos momentos foi utilizado para a caracterização das propriedades médias do polímero formado. Controladores do tipo PID foram implementados para controlar a temperatura e manter o reator em um ponto instável de operação. O conjunto de equações diferenciais e...