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Título: Reator tubular de alta pressão para produção de PEBD: simulação e análise comparativa da geometria proposta em reator previamente instalado
Título(s) alternativo(s): High pressure tubular reactor for production of LDPE: simulation and comparative analysis of proposed geometry in previously installed reactor
Autor(es): Viezzer, Mariana
Orientador(es): Matos, Everton Moraes
Palavras-chave: Polimerização
Polietileno
Métodos de simulação
Polymerization
Polyethylene
Simulation methods
Data do documento: 20-Nov-2014
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Referência: VIEZZER, Mariana. Reator tubular de alta pressão para produção de PEBD: simulação e análise comparativa da geometria proposta em reator previamente instalado. 2014. 67 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2014.
Resumo: O polietileno de baixa densidade (PEBD) é uma resina termoplástica fabricada através de processos a altas pressões, operada majoritariamente em reatores tubulares. O cenário atual é de crescente demanda por PEBD produzido a custos competitivos através de plantas de alto desempenho e capacidade, de modo que o desenvolvimento de processo e produto torna-se um fator chave para as empresas produtoras, sendo os simuladores de processos, ferramentas de grande importância para a continuidade destes estudos. O presente trabalho objetiva desenvolver matematicamente a título de simulação, uma geometria alternativa ao reator tubular de alta pressão utilizado na produção de PEBD com o intuito de aumentar-se a conversão de mols transformados ou formandos em relação ao número de mols iniciais presentes no reator, avaliando-se sua capacidade preditiva através da comparação de seus resultados numéricos. Foram avaliados os comportamentos de concentração mássica de polímero formado e pressão total ao longo do comprimento dos reatores. Dados experimentais de trabalhos anteriores foram utilizados para a verificação do modelo cinético proposto para reatores tubulares a altas pressões com escoamento contínuo para produção de PEBD. Observou-se com as simulações que devido ao aumento do volume do reator proposto, este apresentou maior rendimento em relação àquele sem modificações, visto que a perda em conversão por aumento no gradiente de pressão ao longo do reator modificado apresentou-se menor comparativamente ao aumento de conversão obtida pelo aumento do volume do reator. Desenvolveu-se uma análise comprobatória da atratividade econômica da eficiência da geometria proposta a partir de um balanço econômico do preço de venda do produto obtido justificando-se o investimento com a perda de carga presente em relação à concentração mássica de material polimérico formado.
Abstract: The low density polyethylene (LDPE) is a thermoplastic resin manufactured by high pressure process, operated mainly in tubular reactors. The present scenario is of growing demand for LDPE produced at competitive costs, through high performance and capacity plants, so that the process and the process and product development becomes a key factor for the producers, and process simulators are high importance tools for this purpose. This present work aims to develop mathematically for simulation, an alternative geometry for the high pressure tubular reactor used in the production of LDPE objecting an increase on the conversion of transformed or formed moles in relation to the number of moles initially presents in the reactor, evaluating its predictive capability by comparing its numerical results. The behavior of mass concentration of the polymer formed and total pressure along the length of the reactor were evaluated. Previous work experimental data were used for determining the kinetic model proposed for high pressure tubular continuous-flow reactors for the production of LDPE. It was noted from the simulations that due to the increased volume of the proposed geometry, the modified tubular reactor showed higher yield compared to that without structural modification, since the conversion loss by increasing the pressure gradient over the reactor was lower compared to increased conversion obtained by raising the volume of the reactor. It was developed a financial analysis proving the efficiency of the proposed geometry from an economic balance of the sale price of the product in order to justify the investment with the pressure drop in relation to the obtained product mass concentration.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/7442
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