Análise da cadeia da indústria de PET: do petróleo bruto às aplicações de uso final

Upstream: Extração e Refino de Petróleo Bruto

A produção de resina PET está posicionada no segmento downstream da cadeia da indústria petroquímica, originada da extração de petróleo bruto. 

O petróleo bruto é extraído de reservatórios subterrâneos por meio de tecnologias de perfuração em terra ou no mar. O petróleo bruto extraído é refinado em refinarias de petróleo por meio de processos como destilação, craqueamento e reforma, que o decompõem em uma variedade de produtos químicos valiosos.

O preço da resina PET é significativamente influenciado pelas flutuações nos preços do petróleo bruto, visto que tanto o PTA quanto o EG são derivados do petróleo. Recentemente, tensões geopolíticas no Oriente Médio aumentaram as preocupações com o fornecimento de petróleo, levando a um aumento nos preços do petróleo bruto. Esse aumento nos preços do petróleo bruto, consequentemente, elevou o custo da resina PET.

Midstream: Síntese Intermediária

Processo de produção de paraxileno (PX)

A produção de paraxileno (PX) é uma etapa fundamental no processo de refino de petróleo, onde a reforma catalítica converte hidrocarbonetos de baixa octanagem da nafta em aromáticos de alta octanagem. 

Nesse processo, a nafta passa por altas temperaturas (500-550°C) e pressões com catalisadores de platina-alumina, facilitando as reações de desidrogenação, ciclização e aromatização para produzir paraxileno, juntamente com benzeno e tolueno. 

O paraxileno é essencial para a produção de ácido tereftálico (PTA), um precursor crucial na produção de resina PET. Portanto, a eficiência e a produtividade da produção de PX impactam significativamente toda a cadeia de suprimentos de PET.

Síntese de ácido tereftálico (PTA)

A síntese do PTA começa com a oxidação do PX. Sob condições de alta temperatura e pressão, o PX reage com o oxigênio para produzir PTA. Esse processo de oxidação normalmente emprega catalisadores metálicos, como cobalto e manganês, para aumentar a eficiência da reação. Após a oxidação, o PTA bruto passa por filtração e cristalização, seguidos por múltiplas etapas de recristalização e secagem para atingir alta pureza. O PTA resultante é então utilizado como matéria-prima para a produção de resina PET.

De acordo com os dados mais recentes, a capacidade global de produção de PTA ultrapassa 90 milhões de toneladas por ano. A China lidera como maior produtora e consumidora de PTA, com sua capacidade representando uma parcela significativa da produção global, seguida pela Índia, Sudeste Asiático e Oriente Médio. Normalmente, a produção de uma tonelada de tereftalato de polietileno (PET) requer aproximadamente 0,6 tonelada de PTA, tornando o PTA uma matéria-prima essencial.

Produção de etilenoglicol (MEG) 

O MEG é sintetizado pela hidratação do óxido de etileno (EO). O óxido de etileno é derivado da oxidação do etileno, obtido pelo craqueamento a vapor do etano ou da nafta do petróleo bruto. A produção envolve a oxidação do etileno para produzir óxido de etileno, que é então hidratado para produzir etilenoglicol. O etilenoglicol produzido é então purificado por destilação e outros métodos para atender aos padrões de grau polimérico.

O MEG pode ser produzido por três métodos principais: a partir de gás natural, petróleo ou carvão. Na rota do gás natural, o gás de síntese é gerado por meio de reforma a vapor e, em seguida, reagido com dióxido de carbono ou monóxido de carbono para produzir etilenoglicol. Na rota do petróleo, utiliza-se etileno ou óxido de etileno derivado de processos de refino de petróleo. Para o carvão, a gaseificação produz gás de síntese, que é posteriormente convertido em etilenoglicol. Embora o método baseado em carvão seja mais complexo, ele é utilizado em regiões com abundantes recursos de carvão. A escolha da rota de produção depende da disponibilidade de recursos e de fatores econômicos.

A Wankai New Materials Co., Ltd. estabeleceu subsidiárias em regiões ricas em gás natural para alavancar a rota do gás natural para o projeto "1,2 milhão de toneladas de MEG e 100.000 toneladas de DMC de grau eletrônico". Esta iniciativa maximiza os benefícios econômicos e ambientais do gás natural, integrando a cadeia industrial e aumentando significativamente a competitividade de custos na produção de chips de PET de grau de garrafa.

Downstream: Polimerização de PET

A produção de chips de PET para garrafas, como o WK-801, envolve dois estágios principais de reação: polimerização em fase líquida e em estado sólido.

Na etapa de polimerização em fase líquida, PTA e MEG são os reagentes primários, com compostos à base de antimônio servindo como catalisadores. Comonômeros como ácido isoftálico (IPA) e dietilenoglicol (DEG) são usados ​​para modificação de copolímeros, juntamente com certos estabilizantes, aditivos U1 e agentes azuis. O processo envolve duas etapas de esterificação, seguidas por três etapas de policondensação sob temperatura, pressão e tempos de reação controlados para produzir os chips de poliéster base adequados para aplicações em garrafas.

A etapa de polimerização em estado sólido aumenta ainda mais a viscosidade do polímero para atender às especificações de chips de poliéster para garrafas. Esse processo é normalmente conduzido sob condições de vácuo para melhorar a polimerização e as propriedades físicas do produto final. O PET fundido gerado a partir da reação de polimerização é então extrudado, resfriado e cortado em chips de PET.

Aplicações finais do PET

Inicialmente, o PET era predominantemente utilizado na indústria têxtil, mas com o avanço da tecnologia e a evolução das demandas do mercado, suas aplicações se expandiram significativamente, principalmente no setor de embalagens. Atualmente, o PET é um material importante em embalagens para líquidos e embalagens flexíveis, com usos industriais crescentes. Os avanços na compreensão do PET e as melhorias nas tecnologias de modificação continuam a ampliar seu espectro de aplicações.

Embalagens de bebidas e alimentos

As garrafas PET são valorizadas por sua transparência, leveza, resistência a impactos e excelentes propriedades de barreira a gases, que ajudam a preservar o frescor e o sabor das bebidas. A maior aplicação do PET em embalagens é em garrafas de bebidas, incluindo aquelas para água mineral, refrigerantes e sucos. Pesquisas de mercado indicam que as garrafas PET representam mais de 60% do mercado global de garrafas para bebidas, abrangendo embalagens para água, refrigerantes e sucos.

O PET também é usado em materiais de embalagem de alimentos, como recipientes, bandejas e filmes. Suas propriedades de barreira superiores e resistência química o tornam adequado para o acondicionamento seguro de diversos produtos alimentícios.

Têxteis

O PET é a principal matéria-prima para a produção de fibras de poliéster. As fibras de poliéster são favorecidas por sua alta resistência, excelente durabilidade, elasticidade e resistência a rugas, o que as torna amplamente utilizadas na indústria têxtil. 

Na indústria de vestuário, as fibras de poliéster ajudam a manter o formato das peças e a reduzir a deformação após a lavagem. Para têxteis para o lar, sua durabilidade e facilidade de manutenção as tornam populares. Em aplicações industriais, a resistência e a resistência ao desgaste das fibras de poliéster são ideais para usos de alto desempenho, como materiais de filtragem industrial e correias mecânicas.

Aplicações industriais: filmes de PET e plásticos de engenharia

Os filmes de PET são conhecidos por suas excelentes propriedades de isolamento, resistência mecânica e transparência, e são usados ​​em vários setores, incluindo isolamento elétrico, fitas magnéticas e protetores de tela. 

Em equipamentos elétricos, os filmes de PET fornecem isolamento crítico para evitar fugas de corrente e curtos-circuitos. Os filmes de PET de alta resistência mecânica garantem a estabilidade e a durabilidade a longo prazo das fitas magnéticas, enquanto sua transparência os torna adequados para a proteção de telas de monitores, protegendo-as contra danos físicos, mantendo a clareza visual e a sensibilidade ao toque.

Plásticos de engenharia PET modificados são amplamente utilizados nas indústrias automotiva, aeroespacial, eletrônica e mecânica. No setor automotivo, os plásticos de engenharia PET são usados ​​na fabricação de componentes internos e externos, como painéis e maçanetas, aumentando a durabilidade dos veículos e a eficiência de combustível. Na indústria aeroespacial, as propriedades de leveza e resistência a altas temperaturas dos plásticos PET os tornam ideais para componentes de aeronaves, melhorando o desempenho e a eficiência de combustível.

Conclusão

A cadeia da indústria de PET abrange reações químicas complexas e processos avançados de fabricação, começando com a extração do petróleo bruto e se estendendo à produção de resina PET e suas aplicações finais. Olhando para o futuro, as inovações tecnológicas e os esforços de desenvolvimento sustentável continuarão a moldar o futuro da cadeia da indústria de PET.