BM - Polimerização em suspensão: Tudo o que você precisa saber!
Aqui nos temos um diagrama de blocos simples mostrando brevemente o processo para gerar a polimerização em suspensão:
Em cada operação há um fenômeno envolvido
Cada seta possui uma composição. A tabela nos informam essa identificação e com isso fica mais fácil a visualização do processo e do material:
Para realizar o balanço material, primeiros devemos gerar hipóteses com o intuito de viabilizar o BM.
Hipóteses
1) Vazão mássica de eteno= 20350,2 kg/h
2) Vazão mássica de cloro= 51437,4 kg/h
3) O EDC da cloração direta é formado por todo o cloro e eteno que entram
4) 98% do eteno e do HCl é transformado em EDC, e os outros 2% são subprodutos. Essa perda pode ser desprezada, assumindo uma transformação de 100%
5) Todo o HCl proveniente da formação do MVC é reaproveitado no processo, isto é, é usado na oxicloração
6) Aproximadamente 70% do EDC é transformado em MVC + HCl. O EDC restante é recuperado e reciclado
7) 50% do EDC é obtido por cloração direta e 50% do EDC é obtido por oxicloração
8) 25 t de resina seca são produzidas por processo
9) 95% de MVC é transformado em PVC, e o MVC restante é recuperado
10) O peso molecular do PVC está entre 40000 e 400000 g/mol
11) A massa molecular do O2 é 16 g/mol
12) A massa molecular do H2O é 18 g/mol
13) A massa molecular do HCl é 36,458 g/mol
14) A massa molecular do MVC é 62,498 g/mol
15) A massa molecular do EDC é 98,96 g/mol
* as setas em azul representam as correntes e as setas prestas as massas
Na corrente 1 (m1+m2):
Vazão mássica de cloro= 51437,4 kg/h
Vazão mássica de eteno= 20350,2 kg/h
Na corrente 2 (m6): O EDC formado na corrente 2 é composto pelo cloro e pelo eteno
Vazão mássica de cloro= 51437,4 kg/h
Vazão mássica de eteno= 20350,2 kg/h
Vazão mássica de EDC= 20350,2 kg/h + 51437,4 kg/h= 71787,6 kg/h
Na corrente 3 (m3+m4): Vazão mássica eteno= 20350,2 kg/h
Utilizando a equação abaixo, é possível realizar estequiometria para encontrar a vazão mássica de O2 e de HCl que reagem
Na corrente 4 (m5): A vazão mássica de EDC da corrente 4 deve ser igual à vazão mássica de EDC da corrente 2, ou seja, 71787,6 kg/h.
Para encontrar a vazão mássica de H2O:
Na corrente 5 (m7): Toda a massa de EDC e de H2O é encontrada do reator, ou seja, 2 x 71787,6 kg/h = 143575,2 kg/h de EDC e 13058,95 kg/h de H2O
Na corrente 6 (m8): todo o HCl sai do reator.
Na corrente 7 (m9+m10): 70% de EDC é transformado em HCl + MVC no reator de craqueamento do EDC. Logo, temos 0,7 x 143575,2 kg/h= 100502,64 kg/h de MVC e HCl.
Pelo balanceamento da equação, todo o HCl gerado nessa etapa tem a mesma vazão mássica do HCl que já estava no processo, ou seja, 52900,36 kg/h de HCl. Desse modo, a massa de MVC gerada é 100502,64-52900,36=47602,28 kg/h de MVC.
No reator de craqueamento de EDC, entra todo o EDC e sai HCl, MVC e os aditivos (m7=m8 + m9 +m10). Logo, a vazão mássica de aditivos é 143575,2+13058,95-52900,36-47602,8=43072,04 kg/h de aditivos
Na corrente 8 (m11): 5% do MVC não é transformado em PVC 0,05 x 47602,28 = 2380,114 kg/h de MVC.
Na corrente 9 (m12): No reator, entram MVC e aditivos (corrente 7) e saem PVC e 5% de MVC (corrente 8).
Para a vazão mássica da corrente: 47602,28+13058,95+43072,56-2380,114=101353,676 kg/h de PVC e H2O
A vazão mássica de H2O é 13058,95 kg/h. Logo, a vazão mássica de PVC é 101353,676-13058,95= 88294,726 kg/h de PVC
Não ocorrem alterações na vazão mássica entre as correntes 9, 10 e 11
Na corrente 12 (m15): Toda a água é retirada, com vazão mássica de 13058,96 kg/h
Na corrente 13 (m16): Na centrífuga, entram PVC e água juntos (m14) e saem PVC (m16) e água (m15). Toda a água é retirada do processo, com vazão mássica de 13058,95 kg/h (corrente 12). Logo, sobra somente o PVC, com vazão mássica de 88294,73 kg/h.
Não ocorrem alterações na vazão mássica entre as correntes 13, 14 e 15
Calculando a vazão de entrada e de saída:
- Vazão de entrada é composta pelas correntes 1 e 3, isto é, 51437,4+20350,2+20350,2+52900,36+11607,96= 156646,12 kg/h
- Vazão de saída é composta pelas correntes 6, 8, 12 e 15, isto é, 52900,36+2380,114+13058,6+88294,73 = 156633,804 kg/h
A diferença entre a vazão de saída e de entrada resulta em 12,316 kg/h em módulo, o que corresponde a 0,007862% de diferença aproximadamente.
(156633,804 / 156646,12) X 100 = 99,99213769%
100% - 99,99213769%=0,007862%
Essa diferença pode ser explicada, principalmente, pelas massas molares que foram utilizadas, visto que são valores médios.
