Manufactura Moderna: Polimerización del Polietileno de Alta Densidad (PEAD)

Saludos a toda la comunidad STEEMIT.

Como punto de partida, es importante resaltar que el mundo moderno ha emergido gracias al desarrollo en masa de los principales principios de manufactura industrial. Es precisamente esta revolución la que ha caracterizado a los países potencia en el mundo a llevar la ventaja económica y de desarrollo social. La polimerización es uno de estos principios de manufactura moderna que ha proporcionado un importante impacto por su diversa aplicación como materia prima para la obtención de materiales de alto uso y consumo humano; tal es el caso de plásticos, textiles, herramientas, equipos industriales, equipos de protección personal, partes de vehículos, maquinarias, entre otros.

La polimerización caracteriza por ser una reacción mediante el cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como "polimerización por pasos" o como "polimerización en cadena". En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, una masa molecular distinta, de ahí que se hable de masa promedio del polímero. Vale destacar además, que los principales procesos industriales de polimerización parten de olefinas desarrolladas por investigaciones petroquímicas que parten del fraccionamiento de hidrocarburos como el gas natural y el petróleo.  

En esta oportunidad quisiera aportar un análisis técnico del funcionamiento Industrial de producción de polietileno de alta densidad (PEAD); un polímero termoplástico semicristalino; mediante el cual se optimiza el aprovechamiento de olefinas para reaccionarlo por adición con catalizadores que abren la cadena molecular en su doble enlace carbono y va formando largas cadenas reactivas hasta finalizar y obtener el producto deseado. En este caso se plantea un proceso diversificado en función de dos fases: Preparación de Catalizadores y Polimerización.

Diagrama de Proceso generalizado para la Polimerización del Polietileno de Alta Densidad (PEAD).

Para alcanzar una producción de polimerización aproximada a 1 tonelada métrica (Tm) de polietileno de alta densidad (PEAD) mencionado proceso en pleno desarrollo se alimenta principalmente de cinco corrientes (1,2, 3, 4 y 5).

Flujos de Alimentación para producción de 1Tm de PEAD

El compuesto principal para el proceso de síntesis del polietileno de alta densidad (PEAD) es el Etileno (C2H4), que ingresa a través de la corriente de flujo N°1 utilizando el Nitrógeno (N2) como Gas de Arrastre Inerte. Por la misma corriente fluye Hidrógeno (H2) para controlar el peso molecular de la olefina. En la corriente de flujo N°2 ingresa Hexano (C6H14) de alta presión deshidratado que funge como solvente para ajustar la concentración del producto de la reacción en forma de pasta y por la corriente N°3 fluye el comonómero 1-Buteno (C4H8 -1) para el ajuste de la densidad.

Finalmente, la producción del proceso requiere de dos tipos de catalizadores: un catalizador denominado PZ que ingresa al reactor a través de la Corriente N°4. Dicho compuesto es el Tetracloruro de Titanio (TiCl4) y el co-catalizador AT de una composición orgánico metálica denominada Trietil Aluminio [AL(C2H5)3]. Ambos catalizadores son almacenados y preparados previos a cada ciclo de producción en el reactor de polimerización.

Propiedades Físicas de Catalizadores

Las cinco corrientes de flujo previamente traídas a colación y detalladas ingresan al reactor y desarrollan una reacción por adición en la que los enlaces dobles de los átomos de carbono se abren y se enlazan inicialmente con los átomos de cloro del catalizador PZ. Dichas conexiones ocurren en los extremos de la molécula en formación para luego adicionar átomos del co-catalizador AT y formar la pasta de PEAD.

El proceso, cuenta además con bombas centrífugas con una eficiencia isentrópica de 0.7, para lograr presurizar las líneas de los fluidos que ingresan al reactor que requiere de ciertos parámetros para desarrollar efectivamente su reacción.

Parámetros de Operación del Reactor.

Finalmente, el producto de la reacción es sometido a un proceso de separación, secado, estabilización, extrusión y granulado para fines comerciales como los previamente nombrados. A partir de aquí este material es ampliamente diversificado en distintos procesos de moldeo, soplado, inyección y afines para la obtención de productos de consumo y utilidad humana aplicable a la industria doméstica, comestible, agrícola, de seguridad, automotriz, petrolera, entretenimiento, construcción, farmacéutica, mecánica, entre otras.

Para mayor información puedes consultar los siguientes link:

• https://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero
• https://books.google.co.ve/books?id=tcV0l37tUr0C&pg=PA202&lpg=PA202&dq=Manufactura+Moderna:+Polimerizaci%C3%B3n+del+Polietileno+de+Alta+Densidad&source=bl&ots=7ZLAe1fDUz&sig=lN3izlNuUqAmFeUTv9uLhaLgkic&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwiM_pvL_OvYAhWSq1MKHRKgCc0Q6AEIPTAH#v=onepage&q=Manufactura%20Moderna%3A%20Polimerizaci%C3%B3n%20del%20Polietileno%20de%20Alta%20Densidad&f=false
• http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0639_Q.pdf
• https://es.scribd.com/document/359340790/PROCESOS-Y-TECONOLOGIAS-DE-POLIMERIZACION-DE-POLIETILENO-Autoguardado-docx

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