Simulación de reactores de producción de polietileno en suspensión

Abstract

En el presente trabajo se llevo a cabo la simulación de algunos equipos de la sección de polimerización utilizada en el Complejo Petroquímico del Tablazo, Edo. Zulia, para la producción de polietileno de alta densidad en suspensión, con el objeto de predecir el desempeño de los reactores de polimerización, disponer de una plataforma de estudios para la optimización y diversificación de su producción y funcionamiento. Para realizar la simulación de los intercambiadores de calor de pasta de polietileno se empleó el paquete ASPEN B-JAC; para lo cual fue necesario, entre otras cosas, definir el modelo a utilizar en Polymer Plus especificando el diagrama de flujo del proceso, el tipo de intercambiador a emplear (modelo Hetran para intercambiadores de carcarza y tubo, y HeatX para los condensadores de tope), los nombres y características de los componentes, el modelo cinético de polimerización (Ziegler-Natta), etc. Una vez especificadas todas las variables, se llevó a cabo la simulación y validación de las corridas. Para realizar la simulación de los reactores de polimerización se utilizó el paquete ASPEN Polymer Plus. Para ello, se especificaron, entre otras, las variables asociadas al proceso, el tipo de reactor a utilizar (Reactor de tanque con agitación continúa o RCSTR), los modelos para representar las propiedades termodinámicas del sistema (POLYNRTL para equipos asociados al polímero, y NRTL para los que no lo están), el modelo cinético (Ziegler-Natta), etc. Para validar los resultados obtenidos de la simulación de todas las unidades acopladas se realizó un balance de masa para cada circuito de polimerización y se comparó el flujo final del producto con las variables de operación. Los resultados obtenidos para los intercambiadores de calor demuestran que dadas las características del polímero, es probable que existan restos del mismo a través del área efectiva de estos equipos, por lo que presentan factores de ensuciamiento distintos de cero. Adicionalmente, se observó que para los dos casos planteados tanto la suspensión concentrada como el agua de enfriamiento generaron tendencias bastantes aceptables con porcentajes de desviación con respecto a los valores de operación que no superan el 1,17% y 0,6%, respectivamente. Sin embargo, el método termodinámico utilizado por el simulador dispone de mayor información para el lado agua, y por lo tanto genera mejores resultados. En cuanto al circuito de polimerización para los reactores del proceso, se tiene que en el primer reactor se obtiene un producto monodisperso (índice de polidispersidad de 2), con peso molecular y flujo de polietileno de alta densidad con porcentajes de desviación de 4% y 2% respectivamente, en comparación con los valores de operación. En el segundo reactor se obtiene un producto polidisperso (índice de 4), con porcentaje de desviación con respecto a los valores de operación de 6% y 5% para el peso molecular y el flujo de polietileno, respectivamente. Por último, en cuanto al estudio de sensibilidad sobre el aumento de la calidad y la producción de polietileno de alta densidad, se obtuvo que el flujo de etileno es la variable que maximiza de mejor manera estos factores, presentando los mayores incrementos en cuanto a flujo, peso molecular, e índice de polidispersidad del mismo.