Estudo da pré-polimerização do catalisador Ziegler-Natta em uma planta comercial de produção de polietileno

Abstract

Atualmente o polietileno é o termoplástico mais produzido em todo o mundo, seguido do polipropileno e do policloreto de vinila (PVC). A polimerização de eteno com o uso de um dado catalisador heterogêneo apresenta o fenômeno da fragmentação do mesmo, independentemente do processo e/ou tecnologia comercial empregada. O fenômeno de fragmentação do catalisador dependente principalmente das propriedades do suporte, do sistema catalítico utilizado, das propriedades do polímero e das condições do reator. Quando a fragmentação do catalisador ocorre de forma adequada, ela leva a uma maior exposição dos sítios ativos, facilitando assim o acesso do monômero à partícula do catalisador com, consequente aumento da taxa de polimerização. No entanto, caso a fragmentação não seja devidamente controlada pode ocasionar a formação de partículas muito pequenas (finos) e com morfologia irregular, podendo levar também a uma redução da taxa de polimerização. Este trabalho tem como objetivo estudar o fenômeno de fragmentação durante a etapa de pré-polimerização do catalisador Ziegler-Natta na unidade de produção de polietilenos da Braskem PE 2 BA. Foi possível determinar as características morfológicas e texturais do catalisador Ziegler-Natta não polimerizado e na forma pré-polimerizado, avaliar a eficiência catalítica na reação de polimerização do eteno, utilizando uma planta de bancada, além de estudar a estrutura do polímero final. Foram realizadas caracterizações das amostras por MEV, EDS, difração de raio laser e análise granulométrica. Os resultados destas análises apontaram para uma diferença significativa entre a amostra do catalisador B e as demais amostras. Esta diferença observada pode ser explicada pela morfologia irregular do catalisador B na sua forma reduzida, além da baixa porosidade da partícula na forma pré-polimerizada. Propriedades que são devidas a uma possível menor fragmentação do seu suporte, levando a um maior recobrimento da partícula do catalisador reduzido com polímero, sem ocorrer à quebra do seu suporte, contribuindo somente para o aumento do tamanho da partícula. O estudo desenvolvido permitiu o entendimento das alterações provocadas na morfologia da partícula do catalisador reduzido durante a pré-polimerização e o seu impacto durante reação de polimerização do eteno, além de avaliar as consequências na morfologia do polímero final.