Proposta para determinação do tempo de residência em reatores loop de uma planta petroquímica

Abstract

Dentre as resinas termoplásticas, o polipropileno é o que apresenta uma maior demanda global. Participando assiduamente na indústria petroquímica, este tipo de plástico é produzido na segunda geração, que sucede a uma indústria de primeira geração que produz seu monômero, o propeno. Este trabalho foi desenvolvido em uma planta petroquímica de polimerização de polipropileno no processo Spheripol, focalizando na produção de homopolímero. O objetivo do estudo, foi obter um cálculo para determinar o tempo de residência em reatores loops, independente da utilização de densímetros para aferição da densidade da mistura reacional. Assim, uma série de fórmulas foram fundamentais para alcançar o objetivo desejado, iniciando pela densidade do propeno em tempo real e seguindo para a densidade nos loops. De maneira primordial foi realizada a adaptação da densidade da mistura reacional encontrada dentro dos loops por meio das composições de vazão de saída de cada reator e, posteriormente, foi proposta uma equação para o cálculo do tempo de residência com o auxílio de algumas aproximações. Estes cálculos elaborados permitem proporcionar um dado essencial de processo que garante que a produção ocorra de maneira consistente e também que atenda às especificações requisitadas. A validação dos cálculos foi confirmada através de um comparativo do resultado dos mesmos com os dados dos densímetros de uma planta industrial que utiliza reatores do tipo loop. Pode-se concluir que os cálculos desenvolvidos contribuem para a obtenção de um parâmetro imprescindível no processo de polimerização que ocorre nos reatores químicos, auxiliando para um controle de processo efetivo na indústria.

Among the thermoplastic resins, polypropylene has the highest global demand. Assiduously participating in the petrochemical industry, this type of plastic is produced in the second generation, which succeeds a first-generation industry that produces its monomer, propylene. This work was developed in a petrochemical plant of polypropylene polymerization in the Spherlipol process, focusing on the production of homopolymer. The objective of this study was to obtain a calculation for the residence time in loop reactors, regardless of the use of densimeters to measure the density of the reaction mixture. Thus, a series of formulas were fundamental to achieve the desired goal, starting with the density of the propylene in real time and moving on to the density in the loops. Primordially, the adaptation of the density of the reaction mixture found inside the loops was carried out by means of the output flow compositions of each reactor and, subsequently, an equation was proposed for the calculation of the residence time with the aid of some approximations. These elaborate calculations provide essential process data that ensures that production takes place consistently and also meets the required specifications. The validation of the calculations was confirmed through a comparison of the result of the calculations with the data from the densimeters of an industrial plant that uses loop reactors. It can be concluded that the calculations developed contribute to the achievement of an essential parameter in the polymerization process that occurs in chemical reactors, helping for an effective process control in the industry.