Expansión de etileno para refrigeración a baja temperatura en la recuperación de ventilación de polietileno.

Un proceso para la recuperación de hidrocarburos de un gas de ventilación de polimerización, comprendiendo el proceso:

(a) reducir una presión de una corriente de etileno desde una presión mayor de o igual a 3,4 MPa hasta una presión menor de o igual a 1,4 MPa para formar una corriente de etileno de presión reducida;

(b) enfriar un gas de ventilación que comprende un monómero por medio de intercambio de calor con la corriente de etileno 10 de presión reducida para formar un primer condensado que comprende al menos una parte del monómero arrastrado en un primer gas ligero;

(c) recuperar el primer condensado y el primer gas ligero;

(d) separar el primer condensado del primer gas ligero;

(e) comprimir la corriente de etileno de presión reducida hasta una presión mayor de o igual a 2,4 MPa;

(f) pasar la corriente de etileno comprimido a un reactor de polimerización.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2011/043123.

Solicitante: UNIVATION TECHNOLOGIES LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 5555 SAN FELIPE SUITE 1950 HOUSTON, TX 77056 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: FORCE,RANDALL L, FISCHER,DONALD A.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > C08F6/00 (Tratamientos posteriores a la polimerización (C08F 8/00 tiene prioridad; de cauchos de dieno conjugado C08C))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > C08F10/00 (Homopolímeros y copolímeros de hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen solamente un enlace doble carbono-carbono)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > B01J8/00 (Procedimientos químicos o físicos en general, llevados a cabo en presencia de fluidos y partículas sólidas; Aparatos para tales procedimientos (procedimientos o dispositivos para la granulación de sustancias B01J 2/00; hornos F27B))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > LICUEFACCION, SOLIDIFICACION O SEPARACION DE GASES... > Procedimientos o aparatos de licuefacción o de solidificación... > F25J1/02 (requiriendo el empleo de refrigeración, p. ej. de helio, o hidrógeno)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > B01D19/00 (Desgasificación de líquidos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > LICUEFACCION, SOLIDIFICACION O SEPARACION DE GASES... > Procedimientos o aparatos para separar los constituyentes... > F25J3/08 (Separación de impurezas gaseosas de los gases o mezclas gaseosas (colectores refrigerados B01D 8/00))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > LICUEFACCION, SOLIDIFICACION O SEPARACION DE GASES... > Procedimientos o aparatos para separar los constituyentes... > F25J3/06 (por condensación parcial (F25J 3/08 tiene prioridad; por rectificación F25J 3/02))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS;... > Recuperación o tratamiento de residuos (tratamientos... > C08J11/02 (de solventes, plastificantes o monómeros que no han reaccionado)

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Fragmento de la descripción:

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DESCRIPCIÓN

Expansión de etileno para refrigeración a baja temperatura en la recuperación de ventilación de polietileno Campo de la invención En el presente documento se divulga una recuperación de gases de ventilación de poliolefinas que usa un sistema de refrigeración de etileno. En el presente documento también se describe un procedimiento y un sistema para el uso de la expansión de etileno para una refrigeración a baja temperatura en la recuperación de ventilación de un proceso con polietileno.

Antecedentes Las olefinas, tales como etileno, se pueden polimerizar poniéndolas en contacto en condiciones de polimerización con un catalizador para producir un polimérico granulado. Los polímeros granulados producidos contienen normalmente alcanos y alquenos líquidos o gaseosos residuales así como otros hidrocarburos. Estos hidrocarburos se deben retirar de la resina granulada por muchos motivos incluyendo, por ejemplo, el control de calidad del producto terminado final y motivos de seguridad. Además, se requiere la eliminación apropiada del hidrocarburo para cumplir con los estándares medioambientales con respecto a las emisiones de hidrocarburos.

Existen varias técnicas para retirar hidrocarburos volátiles de los polímeros. Por ejemplo, las patentes de los EE.UU. Nº 4.197.399, 3.594.356 y 3.450.183 divulgan un recipiente en columna (o cilíndrico recto) usado como purgador, denominado compartimento de purga de polímero, o compartimento de purga de producto. La patente de los EE.UU. Nº 4.372.758 divulga un proceso de desgasificación o purgado para retirar hidrocarburos, tales como alquenos, de polímeros de olefina sólidos. En general, el proceso de purgado comprende transportar el polímero sólido (por ejemplo, en forma granulada) a un compartimento de purga de polímero y poner en contacto el polímero en el compartimento de purga con una corriente de gas de purga inerte a contracorriente para retirar los vapores de hidrocarburos que se liberan del polímero. El nitrógeno es el usado más comúnmente como gas de purga inerte. Sin embargo, también es posible el uso de un gas rico en hidrocarburos ligeros para retirar los hidrocarburos más pesados en una primera fase y a continuación usar un gas inerte en una segunda fase para la tarea comparativamente fácil de retirar los hidrocarburos ligeros que permanecen en y alrededor de la resina después de la primera fase.

Típicamente, se utiliza un sistema de recuperación de ventilación para recuperar hidrocarburos, tales como un monómero de olefina, de la corriente de gas inerte de purga e hidrocarburos mezclados que salen del recipiente de purga. Los procedimientos existentes de recuperación de hidrocarburos en el gas de ventilación del proceso de polimerización incluyen: (a) compresión y condensación con al menos uno de agua o aire, refrigeración mecánica, y expansión de etileno, para enfriar hasta aproximadamente -10 º C; y (b) separación por medio de adsorción por cambio de presión (PSA) o membranas. En las plantas de polietileno en fase gas existentes, la opción (a) es la usada más comúnmente, sin embargo, también se puede usar una combinación de la (a) y la opción (b) .

En un sistema de compresión y condensación, tal como se describe en la patente de los EE.UU. Nº 5.391.656, se trata una corriente de ventilación de un compartimento de purga de polímero que contiene un gas inerte, tal como nitrógeno, y un monómero de olefina en una serie de etapas que incluyen: (a) enfriar hasta condensar una parte del 45 gas de ventilación de polimerización; (b) separar los líquidos condensados del gas ligero no condensable restante;

(c) comprimir el gas ligero no condensable; (d) enfriar la corriente comprimida para promover una condensación adicional; (e) separar adicionalmente los líquidos condensados del gas ligero no condensable restante; y (f) reciclar los líquidos condensados que contienen el monómero de olefina.

Los sistemas de recuperación de ventilación de compresión y enfriamiento convencionales que usan enfriamiento con agua o aire ambiental pueden recuperar la mayoría de los hidrocarburos más pesados, tales como buteno, isopentano, hexeno, hexano, y otros alcanos pesados y olefinas, contenidos en el gas de ventilación. Sin embargo, la cantidad de recuperación de hidrocarburo se ve limitada por el límite práctico sobre la temperatura de suministro al medio de enfriamiento ambiente. En consecuencia, típicamente, un sistema de recuperación de gas de ventilación 55 convencional recuperará sólo hasta un 50 % del monómero de etileno ventilado, lo que provoca una pérdida de hidrocarburo valioso y un incremento de la quema.

Además, el gas inerte, tal como nitrógeno, que permanece en el gas de ventilación de polimerización después de la separación del líquido condensado, aún puede contener cantidades significativas de hidrocarburos más pesados, excluyendo su reutilización como gas de purga o secado de resina. Para lograr una mayor recuperación de etileno y lograr una mayor calidad del gas recuperado, se puede requerir un procesamiento adicional.

Los sistemas de refrigeración, incluyendo la refrigeración mecánica y la expansión de olefina, también se pueden usar para el enfriamiento en la separación de gas de ventilación de polimerización. La refrigeración tiene ciertas 65 ventajas sobre el enfriamiento ambiente convencional. Por ejemplo, los sistemas de refrigeración pueden lograr una temperatura de condensación final por debajo de 0 º C, y por tanto, pueden ser más eficaces en la retirada de E11738097

hidrocarburo del gas de ventilación de polimerización.

La refrigeración mecánica usa un sistema de refrigeración de compresión para proporcionar un refrigerante, tal como salmuera enfriada o mezcla de glicoles, al área de recuperación de ventilación. Típicamente, las unidades de refrigeración mecánica (MRU) logran una temperatura de condensación de gas de ventilación de polimerización final de tan sólo de -10 a -20 º C, facilitando así la recuperación de hidrocarburo líquido adicional por medio de la condensación. Sin embargo, las MRU requieren altos costes de equipo y costes de funcionamiento de las unidades asociados con el incremento en el uso de energía y la manipulación de refrigerante. Además, las MRU pueden requerir la introducción de productos químicos nuevos y potencialmente tóxicos en el sitio, tales como halofluorocarburos, para la refrigeración por compresión de salmuera o glicol, lo que puede no ser deseable.

También se puede usar la expansión de olefina para la recuperación de gas de ventilación, en la que la condensación de hidrocarburos en un gas de ventilación de polimerización que contiene gases inertes no condensables, tales como nitrógeno, se lleva a cabo por medio de la expansión parcial de una olefina a alta presión.

La patente de los EE.UU. Nº 5.391.656 divulga un proceso de este tipo de "refrigeración libre", donde el etileno se expande parcialmente desde una presión alta, tal como aproximadamente 5, 52-6, 89 MPa (aproximadamente 8001000 psig) , hasta una presión menor requerida para suministrar la corriente del sistema de purificación de etileno corriente arriba de la unidad de polimerización, tal como una presión de aproximadamente 2, 41-2, 76 MPa (aproximadamente 350-400 psig) . De modo similar al funcionamiento de la MRU típica, en general, la expansión parcial de etileno puede lograr una temperatura de condensación final de -10 a -20 º C, suficiente para condensar un alto porcentaje del monómero de etileno contenido en el gas de ventilación del proceso. Sin embargo, aún puede permanecer una cantidad significativa de etileno en el gas de ventilación no condensado.

Por lo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

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1. Un proceso para la recuperación de hidrocarburos de un gas de ventilación de polimerización, comprendiendo el proceso: 5

(a) reducir una presión de una corriente de etileno desde una presión mayor de o igual a 3, 4 MPa hasta una presión menor de o igual a 1, 4 MPa para formar una corriente de etileno de presión reducida;

(b) enfriar un gas de ventilación que comprende un monómero por medio de intercambio de calor con la corriente de etileno de presión reducida para formar un primer condensado que comprende al menos una parte del monómero arrastrado en un primer gas ligero;

(c) recuperar el primer condensado y el primer gas ligero; 15 (d) separar el primer condensado del primer gas ligero;

(e) comprimir la corriente de etileno de presión reducida hasta una presión mayor de o igual a 2, 4 MPa;

(f) pasar la corriente de etileno comprimido a un reactor de polimerización.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la presión de la corriente de etileno se reduce hasta 0, 9 MPa o menos.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la presión de la corriente de etileno se reduce hasta 25 0, 2 MPa o menos.

4. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además enfriar la corriente de etileno hasta una temperatura de 10 º C o menos antes de la etapa (a) .

5. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además enfriar la corriente de etileno comprimido a una temperatura de 10 º C o menor.

6. El he proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además enfriar el gas de

ventilación de polimerización por medio de intercambio de calor con la corriente de etileno de presión reducida que 35 resulta de la etapa (b) y/o el primer gas ligero de la etapa (d) .

7. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además pasar al menos una parte del primer gas ligero a un compartimento de purga de polímero.

8. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además: comprimir un gas de ventilación de polimerización; enfriar el gas de ventilación de polimerización comprimido para formar un segundo condensado arrastrado en un

segundo gas ligero; recuperar una mezcla de dos fases que contiene el segundo gas ligero y el segundo condensado; separar el segundo gas ligero y el segundo condensado; alimentar el segundo gas ligero como gas de ventilación para el enfriamiento de un gas de ventilación; recuperar el segundo condensado;

combinar el primero y segundo condensados; y alimentar el condensado combinado a un reactor de polimerización.

9. Un sistema para la recuperación de hidrocarburos de un gas de ventilación de polimerización, comprendiendo el sistema:

- un expansor de etileno;

- un primer sistema de recuperación de gas de ventilación en comunicación fluida con el expansor de etileno que 65 comprende:

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un intercambiador de calor en comunicación fluida con una línea de gas de ventilación y el expansor de etileno y configurado para proporcionar intercambio de calor entre un gas de ventilación entrante y el etileno del expansor de etileno, donde el etileno entrante desde el expansor de etileno se condensa en un primer condensado que comprende monómeros de etileno en un primer gas ligero;

un separador en comunicación fluida con el intercambiador de calor que tiene una entrada configurada para recibir el primer condensado, y configurada para separar el primer condensado del primer gas ligero; y un compresor en comunicación fluida con el separador que tiene una entrada configurada para recibir el primer gas 10 ligero del separador.

10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además un refrigerador en comunicación fluida con el compresor y configurado para enfriar el etileno comprimido hasta una temperatura de 10 º C o menor.

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, en el que el primer sistema de recuperación de gas de ventilación comprende además uno o más intercambiadores de calor configurados para enfriar un gas de ventilación de polimerización por medio de intercambio de calor con el etileno de presión reducida y/o el primer gas ligero.

12. El sistema de acuerdo con una cualquiera de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en el que el expansor de etileno comprende una turbina de expansor y a precompresor , en el que la turbina de expansor está conectada por un eje de accionamiento al precompresor para proporcionar una compresión adicional del etileno de presión reducida.

13. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que el compresor es un compresor 25 alternativo.