APARATO REACTOR EN BUCLE Y PROCEDIMIENTOS DE POLIMERIZACION CON MULTIPLES PUNTOS DE ALIMENTACION PARA OLEFINAS Y CATALIZADORES.
Procedimiento de polimerización en suspensión en el que se forman partículas de poliolefina sólidas en un diluyente líquido,
comprendiendo el procedimiento:
introducir un diluyente líquido en una zona de reacción en bucle;
introducir un catalizador en la zona de reacción en bucle, pudiendo el catalizador polimerizar un monómero de olefina;
introducir el monómero de olefina en la zona de reacción en bucle a través de una pluralidad de alimentaciones de monómero, en el que el monómero de olefina se introduce de modo que la concentración del monómero de olefina en la zona de reacción en bucle está dentro de un intervalo deseado;
polimerizar el monómero de olefina para formar una suspensión fluida de partículas de poliolefina sólidas en el diluyente líquido; y
extraer una parte de la suspensión fluida como producto intermedio;
comprendiendo el procedimiento además:
medir la concentración del monómero de olefina en la parte extraída de la suspensión fluida; y
ajustar la introducción del monómero de olefina en respuesta a la concentración medida
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2003/028827.
Solicitante: CHEVRON PHILLIPS CHEMICAL COMPANY LP.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 10001 SIX PINES DRIVE,THE WOODLANDS, TX 77380.
Inventor/es: HOTTOVY, JOHN, D., BURNS, DAVID, H., ZELLERS,DALE,A, VERSER,DONALD,W.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 23 de Diciembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B01J19/18C8
- C08F10/02 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08F COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES QUE IMPLICAN UNICAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (producción de mezclas de hidrocarburos líquidos a partir de hidrocarburos de número reducido de átomos de carbono, p. ej. por oligomerización, C10G 50/00; Procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la síntesis de un compuesto químico dado o de una composición dada, o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P; polimerización por injerto de monómeros, que contienen uniones insaturadas carbono-carbono, sobre fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias D06M 14/00). › C08F 10/00 Homopolímeros y copolímeros de hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen solamente un enlace doble carbono-carbono. › Eteno.
- C08F6/24 C08F […] › C08F 6/00 Tratamientos posteriores a la polimerización (C08F 8/00 tiene prioridad; de cauchos de dieno conjugado C08C). › Tratamiento de las suspensiones de polímeros.
Clasificación PCT:
Clasificación antigua:
- C08F2/14 C08F 2/00 […] › medio orgánico.
Fragmento de la descripción:
Aparato reactor en bucle y procedimientos de polimerización con múltiples puntos de alimentación para olefinas y catalizadores.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a la polimerización de monómeros de olefina en un medio líquido, particularmente en un reactor en bucle de gran tamaño usado para la polimerización en suspensión.
Antecedentes de la invención
Las poliolefinas tales como polietileno y polipropileno pueden prepararse mediante polimerización en forma de partícula, que también se denomina polimerización en suspensión. En esta técnica, materiales de alimentación tales como un monómero y un catalizador se introducen en un reactor (tal como un reactor en bucle), y se toma una suspensión de producto que contiene partículas de poliolefina sólidas en el medio líquido.
En los reactores en bucle continuos, los diversos materiales de alimentación pueden introducirse en la zona de reacción en bucle de diversas maneras. Por ejemplo, el monómero y el catalizador pueden introducirse por separado o conjuntamente, y el monómero y el catalizador pueden mezclarse con cantidades variables de diluyente antes de la introducción a la zona de reacción. En la zona de reacción en bucle, el monómero y el catalizador se dispersan en la suspensión fluida. A medida que circulan a través de la zona de reacción en bucle en la suspensión fluida, el monómero reacciona en el lugar del catalizador en una reacción de polimerización. La reacción de polimerización produce partículas de poliolefina sólidas en la suspensión fluida.
El documento EP-A-891990 da a conocer un procedimiento de polimerización de olefinas en el que el monómero, el diluyente y el catalizador se hacen circular en un reactor en bucle continuo y se recupera la suspensión de producto mediante una toma de producto continua; entradas para el monómero y el diluyente para completar pueden entrar en el reactor en una ubicación o una pluralidad de ubicaciones. El documento WO 03/070365 describe un reactor en bucle para polimerización en suspensión; el reactor puede comprender múltiples entradas de alimentación para al menos uno de monómero, comonómero, cocatalizador, diluyente, modificador de polímero, aditivo de procedimiento o mezclas de estos.
La polimerización en suspensión en una zona de reacción en bucle ha demostrado tener éxito desde un punto de vista comercial. La técnica de polimerización en suspensión ha obtenido un éxito internacional produciéndose anualmente de este modo billones de libras de polímeros de olefina. Sin embargo, sigue siendo deseable diseñar y construir reactores más grandes.
Las propiedades del polímero se ven afectadas por las condiciones del reactor, incluyendo la concentración de monómero, durante el procedimiento de polimerización. En un procedimiento de polimerización en bucle, la concentración de monómero tenderá a disminuir a medida que reacciona un monómero para formar un polímero a lo largo del procedimiento de polimerización. En los procedimientos de polimerización y en los reactores en bucle existentes, la concentración de monómero se ha mantenido dentro de intervalos aceptables por toda la zona de reacción en bucle con el uso de una única alimentación de monómero en el reactor en bucle.
La concentración de monómero en la zona de reacción en bucle se evalúa a menudo midiendo la concentración de monómero en la suspensión de producto que se retira de la zona de reacción en bucle. En general es más sencillo medir la concentración de monómero fuera de la zona de reacción en bucle que dentro de la zona de reacción en bucle.
Breve sumario de la invención
Como un aspecto, se proporciona un procedimiento de polimerización en suspensión como se indica en la reivindicación 1. En este procedimiento se forman partículas de poliolefina sólidas en un medio líquido. El procedimiento incluye introducir un monómero de olefina y un catalizador en la zona de reacción en bucle. El catalizador debe poder polimerizar el monómero de olefina. El procedimiento también incluye introducir el monómero de olefina en la zona de reacción en bucle a través de una pluralidad (dos o más) de alimentaciones de monómero. El monómero de olefina se introduce de modo que la concentración del monómero de olefina en la zona de reacción en bucle está dentro de un intervalo deseado. Por ejemplo, introduciendo el monómero de olefina en múltiples ubicaciones de alimentación dispuestas de manera simétrica, la concentración de monómero de olefina en un diluyente líquido en el reactor puede mantenerse dentro de un intervalo del 1,05% o un intervalo menor. La variación de la concentración de monómero de olefina alrededor del reactor puede mantenerse bastante baja de modo que la desviación estándar de las concentraciones de monómero de olefina alrededor del reactor es del 0,4% o menor. En algunas realizaciones, hay al menos una alimentación de monómero por cada 244 m (800 pies) de longitud del reactor, o al menos una alimentación de monómero por cada 68.137 litros (18.000 galones) de volumen del reactor.
El procedimiento también puede incluir extraer una parte de la suspensión fluida como producto intermedio a través de una pluralidad de tomas de producto. El catalizador puede introducirse a través de una pluralidad de alimentaciones de catalizador. Preferiblemente, las alimentaciones de monómero y las tomas de producto están dispuestas de manera simétrica alrededor de la zona de reacción en bucle. Las alimentaciones de catalizador también pueden estar dispuestas de manera simétrica alrededor de la zona de reacción en bucle.
El procedimiento también incluye medir la concentración del monómero de olefina en la parte extraída de la suspensión fluida y ajustar la introducción del monómero de olefina en respuesta a la concentración medida. La introducción de monómero de olefina puede ajustarse de modo que se alimente una cantidad diferente del monómero de olefina en una alimentación de monómero que la cantidad del monómero de olefina alimentada en otra alimentación de monómero.
Como otro aspecto, se proporciona un aparato reactor en bucle como se indica en la reivindicación 8. El aparato reactor en bucle incluye una pluralidad de segmentos principales y una pluralidad de segmentos secundarios superiores e inferiores. Cada uno de los segmentos principales está conectado en un extremo superior a uno de los segmentos secundarios superiores y está conectado en un extremo inferior mediante un tubo curvado inferior liso a uno de los segmentos secundarios inferiores. De esta manera, los segmentos principales y los secundarios forman un trayecto de flujo continuo adaptado para transportar una suspensión fluida. El trayecto de flujo está sustancialmente libre de obstrucciones internas.
Alternativamente el aparato reactor en bucle puede comprender un primer tramo principal, un segundo tramo principal, un tercer tramo principal, un cuarto tramo principal, un quinto tramo principal, un sexto tramo principal, un séptimo tramo principal y un octavo tramo principal. El aparato puede comprender también una pluralidad de segmentos secundarios, en la que cada segmento conecta dos de los tramos principales entre sí, formando así un trayecto de flujo continuo. El aparato puede incluir una primera alimentación de monómero unida al primer tramo principal; una primera toma de producto unida al tercer tramo principal; una segunda alimentación de monómero unida al quinto tramo principal; una segunda toma de producto unida al séptimo tramo principal; y al menos una alimentación de catalizador unida a uno de los tramos o segmentos.
El aparato reactor en bucle anterior incluye al menos dos medios para introducir un monómero de olefina en el trayecto de flujo continuo, medios para introducir un catalizador de polimerización en el trayecto de flujo continuo y al menos dos medios para retirar una parte de la suspensión fluida del trayecto de flujo continuo. El aparato reactor en bucle también incluye al menos un medio para medir la concentración de monómero de olefina en la parte retirada de la suspensión fluida. Los medios de medición están en conexión de fluido con los medios de retirada. El aparato reactor en bucle también puede incluir medios para controlar los medios de introducción de monómero. Los medios de medición proporcionan una señal indicativa de la concentración medida a los medios de control.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de un reactor en bucle que tiene una pluralidad de alimentaciones...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento de polimerización en suspensión en el que se forman partículas de poliolefina sólidas en un diluyente líquido, comprendiendo el procedimiento:
introducir un diluyente líquido en una zona de reacción en bucle;
introducir un catalizador en la zona de reacción en bucle, pudiendo el catalizador polimerizar un monómero de olefina;
introducir el monómero de olefina en la zona de reacción en bucle a través de una pluralidad de alimentaciones de monómero, en el que el monómero de olefina se introduce de modo que la concentración del monómero de olefina en la zona de reacción en bucle está dentro de un intervalo deseado;
polimerizar el monómero de olefina para formar una suspensión fluida de partículas de poliolefina sólidas en el diluyente líquido; y
extraer una parte de la suspensión fluida como producto intermedio;
comprendiendo el procedimiento además:
medir la concentración del monómero de olefina en la parte extraída de la suspensión fluida; y
ajustar la introducción del monómero de olefina en respuesta a la concentración medida.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la parte de la suspensión fluida se extrae a través de una pluralidad de tomas de producto.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha suspensión fluida tiene una pluralidad de concentraciones de monómero alrededor de la zona de reacción en bucle y la desviación estándar de dicha pluralidad de concentraciones de monómero es igual o inferior al 0,4%.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se ajusta la introducción del monómero de olefina de modo que se alimenta una cantidad diferente del monómero de olefina en una alimentación de monómero que la cantidad del monómero de olefina alimentada en otra alimentación de monómero.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha zona de reacción en bucle tiene un volumen de 35.000 galones (132 m3) o más.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que cada una de las alimentaciones de monómero se controla por separado.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que las partículas de poliolefina sólidas tienen una distribución del peso molecular que es unimodal.
8. Aparato reactor en bucle que comprende:
una pluralidad de segmentos principales;
una pluralidad de segmentos secundarios superiores;
una pluralidad de segmentos secundarios inferiores;
en el que cada uno de los segmentos principales está conectado en un extremo superior a uno de los segmentos secundarios superiores, y está conectado en un extremo inferior mediante un tubo curvado inferior liso a uno de los segmentos secundarios inferiores, de modo que los segmentos principales y los segmentos secundarios forman un trayecto de flujo continuo adaptado para transportar una suspensión fluida;
al menos dos medios para introducir un monómero de olefina en el trayecto de flujo continuo;
medios para introducir un catalizador de polimerización en el trayecto de flujo continuo; y
al menos dos medios para retirar una parte de la suspensión fluida del trayecto de flujo continuo;
comprendiendo el aparato además:
al menos un medio para medir la concentración del monómero de olefina en la parte retirada de la suspensión fluida, estando los medios de medición en conexión de fluido con los medios de retirada.
9. Aparato reactor en bucle según la reivindicación 8, que comprende medios para controlar los medios de introducción de monómero, y los medios de medición proporcionan una señal indicativa de la concentración medida a los medios de control.
10. Aparato reactor en bucle según la reivindicación 8, en el que:
la pluralidad de segmentos principales comprende: un primer tramo principal; un segundo tramo principal; un tercer tramo principal; un cuarto tramo principal; un quinto tramo principal; un sexto tramo principal; un séptimo tramo principal; y un octavo tramo principal;
los medios para introducir un monómero de olefina comprenden una primera alimentación de monómero unida a dicho primer tramo principal y una segunda alimentación de monómero unida al quinto tramo principal;
los medios para retirar una parte de la suspensión fluida comprenden una primera toma de producto unida al tercer tramo principal y una segunda toma de producto unida al séptimo tramo principal; y
los medios para introducir un catalizador de polimerización comprenden al menos una alimentación de catalizador unida a uno de dichos tramos o segmentos.
11. Procedimiento de polimerización en suspensión según la reivindicación 1, en el que:
el catalizador se introduce en la zona de reacción en bucle a través de una pluralidad de alimentaciones de catalizador,
la parte de la suspensión fluida se extrae a través de una pluralidad de tomas de producto, y
las alimentaciones de monómero, las alimentaciones de catalizador y las tomas de producto están dispuestas de manera simétrica alrededor del reactor en bucle.
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