Otimização de parâmetros operacionais na obtenção de resinas de polietileno através de misturas de catalisadores metalocênicos

Abstract

O polietileno é uma resina termoplástica com ampla aplicação dentro do mercado mundial. Esta resina apresentou em 2015 cerca de 35,5% de todas as aplicações conferidas às resinas termoplásticas (ABIPLAST, 2015), sendo esta a mais utilizada dentre as demais. Este trabalho consistiu na modelagem da copolimerização de etileno com uma α-olefina (1-hexeno) como comonômero, visando a predição de massas molares médias, polidispersão e teor de incorporação de comonômero no polímero resultante. A principal motivação para o desenvolvimento deste código foi o de possuir um modelo preditivo que pudesse ser utilizado para apontar, por meio de otimização, faixas de operação que permitam atingir massas molares de interesse em uma resina de PELBD resultante da polimerização de uma mistura de catalisadores metalocênicos dentro de um mesmo reator. Obteve-se desta forma um código capaz de predizer as condições operacionais necessárias para se atingir os valores de massa molar destas resinas. Além destas condições, o código é capaz de simular uma distribuição de massa molar referente ao polímero resultante de cada um dos dois catalisadores metalocênicos empregados e também da soma de ambos os polímeros. As constantes cinéticas de um dos catalisadores foram obtidas na literatura (Saeb et al., 2015), enquanto que, para o segundo catalisador, suas constantes foram definidas usando uma metodologia que usava a análise de sensibilidade e simulações com diferentes conjuntos de valores para os parâmetros cinéticos com maior efeito sobre os parâmetros estruturais de interesse. Após estabelecidas as constantes cinéticas requeridas para o segundo catalisador da mistura, foi feita a otimização das condições operacionais. Propôs-se tambéma utilização de uma estratégia de controle da fração de massa molar da resina de PELBD resultante acima de determinadas faixas de massas molares, visando o controle mais fino das propriedades físicas desta resina. O erro obtido entre os valores dos parâmetros estrutrais preditos nas condições definidas por otimização e os valores desejados para as resinas de teste variou entre 3% e 40%. Estes erros relativamente elevados podem indicar uma limitação da estratégia de controle estrutural via mistura de catalisadores, pelo menos considerando uma mistura de somente 2 catalisadores.