Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-batelada / Equating and simulation of the polymerization process of nylon-6 in a semi-batch reactor

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

25/10/2011

RESUMO

Este trabalho apresenta o equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um processo semi-batelada a partir do monômero ?-caprolactama e utilizando um terminador de cadeia ácido monofuncional, no caso, o ácido acético. O modelo cinético considerado levou em conta 6 reações, sendo 3 principais, duas reações secundárias que consideram a formação de dímero cíclico no processo e uma de terminação de cadeia. Foram desenvolvidas equações de taxas de reação globais e por componente, balanço de massa das fases líquida e vapor, balanço de energia para o reator e para a jaqueta de resfriamento, transferência de massa e equilíbrio químico. A modelagem matemática levou em conta as duas abordagens mais freqüentemente encontradas na literatura para a polimerização do nylon-6: uma utiliza o método dos momentos para representação da distribuição de peso molecular, enquanto a outra considera as moléculas de polímero como múltiplos grupos funcionais, sendo a modelagem em função desses grupos. Optou-se pelo modelo de contribuição de grupos para a simulação, realizada no simulador de processos Aspen Polymer Plus® e validada a partir de dados experimentais. Por meio de simulação e planejamento experimental, investigou-se a influência da proporção de reagentes na alimentação e das condições operacionais (perfis de pressão e temperatura) com relação à conversão e massa molar média numérica. Essa avaliação é de grande interesse, uma vez que tais condições são necessárias para realizar as diversas etapas da polimerização e possuem significante impacto nas características do produto e, portanto, em suas aplicações. Também foram analisados perfis dinâmicos de diversas variáveis do processo, tais como composição do reator e da saída de vapor, massa molar média, grau de polimerização médio. As simulações a partir do modelo matemático validado mostraram-se importantes por permitir realizar com maior agilidade estudos relacionados ao processo, uma vez que experimentos na planta são demorados e dispendiosos. Os resultados permitiram uma melhor compreensão do processo, o qual é considerado complexo, e podem ser aplicados na otimização do desempenho do reator experimental

ASSUNTO(S)

polimerização modelagem de processos simulação por computador poliamidas polymerization process modeling computer simulation polyamide

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