Considerações energéticas da produção
Dentro das etapas de produção temos variações na temperatura e pressão, que serão identificadas pela marcação da corrente onde ocorre a mudança e com o equipamento que realiza a variação.
Para a produção do etileno:
Corrente 1-2 : Trocador de calor 78,8 ºF 602,5 PSI
Há uma bomba entre a corrente 2 e 3, que resulta no aumento da pressão.
Corrente 2-3: Trocador de calor 752 ºF 618 PSI
Corrente 5-6: Trocador de calor 122ºF 574,3 PSI
Corrente 6-7: Válvula de pressão 122ºF 573,1 PSI
Corrente 8-12: Trocador de calor 57ºF 569,3 PSI
Corrente 12-13: Válvula de pressão 39ºF 455,6 PSI
Corrente 17-18: Trocador de calor 6,8ºF 452,5 PSI
Corrente 18-19: Válvula de pressão -35,11ºF 279,2 PSI
Corrente 21-22: Trocador de calor 52ºF 275,6 PSI
Neste processo podemos observar os seguintes pontos de variação da energia: durante os resfriamentos e aquecimentos há troca de calor, na bomba há trabalho de eixo e nas fronteiras do processo encontramos o trabalho de fluido, mensurável pelos valores de pressão e volume de entrada, menos os de saída.
Para a produção do Polietileno:
Corrente 1: 5,0 MPa e 25ºC
Corrente 2: 100,0 MPa e 115ºC
Corrente 3: 200,0 MPa e 250ºC
Corrente 5: 150,0 MPa e 180ºC
Corrente 6: 25,0 MPa e 180ºC
Corrente 7: 25,0 MPa e 100ºC
Corrente 8: 25,0 MPa e 180ºC
Corrente 9: 1,0 MPa e 90ºC
Corrente 10: 1,0 MPa e 25ºC
Corrente 11: 1,0 MPa e 90ºC
Corrente 12 em diante: 1,0MPa e 25ºC
Para a Compressão Primária e Secundária são necessários compressores.
Para os Resfriamentos são necessários trocadores de calor.
O Autoclave precisa de válvulas de escape de pressão, em caso da decomposição do Etileno em Carbono e Hidrogênio, que pode gerar uma explosão violenta.
A Energia Cinética e Potencial do Sistema podem ser desprezadas nesse caso. As compressões exigem que seja realizado um Trabalho de Eixo no sistema pelos compressores. Os Resfrimentos são realizados por trocas térmicas, gerando calor em função de um gradiente de Temperatura, nesses casos o calor flui do Etileno do sistema (mais quente) para o flúido utilizado no trocador de calor (mais frio). No caso da decomposição do Etileno, haveria uma conversão rápida da Energia Interna das moléculas em Energia Térmica e realizando trabalho de Flúido, alterando a Pressão do sistema, possivelmente levando a uma explosão.