Un procedimiento para calcular el fraccionamiento instantáneo del reactor de una reacción de polimerización,

comprendiendo el procedimiento las etapas de: producir, en condiciones de reacción diferentes, al menos dos composiciones poliméricas, comprendiendo cada composición al menos dos polímeros diferentes, teniendo cada polímero al menos una incorporación de monómero o reactante diferente; determinar, para cada composición polimérica: la incorporación de al menos un monómero o reactante, una velocidad de producción del reactor correspondiente y el fraccionamiento del reactor; y determinar una ecuación lineal definida por los fraccionamientos del reactor y relaciones correspondientes de (incorporación de monómero o reactante/velocidad de producción)

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere al campo del control de un reactor en el procedimiento de preparación de polímeros basados en olefinas que contienen uno o más monómeros. Más específicamente, la invención se refiere a la predicción y control en línea del fraccionamiento del reactor (es decir, la fracción en peso de un componente de la resina particular) en resinas multi-modales producidas por múltiples catalizadores en reactores de polimerización (por ejemplo, un reactor monofásico en fase gas). El control del fraccionamiento es fundamental para controlar las propiedades de la resina, y esencial para mantener las propiedades del producto. El procedimiento de la presente invención depende de relaciones matemáticas obtenidas a partir de modelos de equilibrio cinético y de material, en lugar de mediciones físicas de fraccionamiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las características del producto de sistemas de resina bimodal, que es un producto de resina que se produce mediante más de un sistema catalítico, dependen de la distribución de las especies moleculares. Cuando se usa más de un catalizador y uno o más monómeros para producir un producto polimérico (por ejemplo, el producto que es una mezcla de diferentes homopolímeros / y co-o terpolímeros), se requiere un control preciso de las múltiples reacciones de polimerización en el reactor para conseguir repetibilidad a la hora de producir los productos. La necesidad de controlar un reactor tradicionalmente se satisface analizando periódicamente el producto de reacción. En la producción de sistemas de resina bimodal, por ejemplo, muy frecuentemente esto se hace analizando el producto polimérico en algún punto en el tiempo después de que el material se haya producido. Pero esta práctica sufre la desventaja de que dicha medición es un fraccionamiento acumulado del reactor, es decir, un promedio temporal del producto producido tal y como se muestrea desde un reactor. Además, aunque el procedimiento analítico para obtener los datos de fraccionamiento reales puede realizarse usando diferentes técnicas analíticas, por ejemplo CPG o CEM (permeación en gel o exclusión molecular o mediciones del peso molecular), es altamente dependiente del muestreo de resina, la preparación de la muestra, la generación de los datos y la reducción de los datos en una estimación de la fracción de cada polímero en el producto (por ejemplo, los datos de CEM deben desconvolucionarse, y estimarse las distribuciones de peso molecular individual). Debido a que el tiempo requerido para determinar el fraccionamiento del reactor usando este procedimiento puede ser de varias horas (entre la polimerización real y el análisis de fraccionamiento), los datos pueden ser de poca o nula utilidad incluso aunque el muestreo, medición e interpretación de los datos sean exactos y precisos. Además, la medición por CEM (cromatografía de exclusión molecular) es bastante costosa y susceptible de errores y, como tal, un tanto inadecuada para el control de los procedimientos, especialmente el control de procedimientos continuos. Por consiguiente, hay necesidad de mejoras en el control de un procedimiento de polimerización continuo con catalizador mixto. La presente invención proporciona algunas soluciones a este problema.

BREVE SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema y un procedimiento que permite predecir y controlar la producción y composición (y, de esta manera, las propiedades físicas) de una mezcla de polímeros basados en olefinas, en un sistema de reactor de polimerización, usando al menos dos sistemas catalíticos diferentes para producir al menos dos sistemas poliméricos que pueden contener el mismo monómero único o dos o más monómeros diferentes. Se ha encontrado, inesperadamente, que las velocidades de producción instantáneas de especies poliméricas diferentes dentro del reactor y sus fracciones en masa correspondientes producidas por cada catalizador diferente son linealmente proporcionales a la incorporación de los monómeros, reactantes u otras especies activas del producto producido.

En un aspecto de la invención, los polímeros preparados a partir de los catalizadores múltiples (por ejemplo, un sistema catalítico bimodal, tal como un catalizador de Zeigler-Natta y un catalizador de metaloceno) presentan diferentes fracciones en masa, que típica y adicionalmente tienen diferentes pesos moleculares promedio, teniendo un polímero una fracción en peso relativamente mayor en una composición y el otro una fracción en peso relativamente menor; la fracción en masa producida instantáneamente de cada polímero está relacionada linealmente con la proporción de incorporación de monómero o monómeros o de reactante dividido por la velocidad de producción instantánea del reactor.

En otro aspecto de la invención, los polímeros producidos presentan diferentes distribuciones de la fracción en peso del comonómero; los polímeros pueden tener o no los mismos o diferentes pesos moleculares promedio, pero la distribución de comonómeros puede verse reflejada en los cambios en el fraccionamiento del reactor.

En un aspecto de la invención se proporciona un procedimiento para calcular el fraccionamiento instantáneo del reactor de una reacción de polimerización, comprendiendo el procedimiento las etapas de: producir, en condiciones de reacción diferentes, al menos dos composiciones poliméricas, comprendiendo cada composición al menos dos polímeros diferentes, teniendo cada polímero al menos una incorporación de monómero o reactante diferente; determinar para cada composición polimérica: la incorporación de al menos un monómero o reactante, una velocidad de producción del reactor correspondiente y el fraccionamiento del reactor; y determinar una ecuación lineal definida por los fraccionamientos del reactor y las correspondientes relaciones de incorporación de monómero o reactante, dividida por la velocidad de producción del reactor correspondiente.

En otro aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento para controlar el fraccionamiento del reactor en una reacción de polimerización multimodal, que comprende las etapas de: aplicar una relación lineal predeterminada para controlar una reacción de polimerización en un reactor, polimerizar al menos un monómero en presencia de al menos dos catalizadores en el reactor; obtener datos periódicos de incorporación y velocidad de producción del reactor; y ajustar periódicamente al menos una variable de reacción para mantener un fraccionamiento del reactor deseado de acuerdo con la relación lineal predeterminada. Este procedimiento puede aplicarse durante una reacción de polimerización en desarrollo o en un reactor diferente, donde los parámetros lineales se aplican con un controlador de procedimiento para la reacción. El procedimiento puede caracterizarse adicionalmente controlando, al menos, una variable de proceso del reactor o adición de monómero o adición de otro reactante para mantener un fraccionamiento del reactor deseado. El procedimiento permite el control del equilibrio de fraccionamiento entre múltiples componentes poliméricos en una polimerización donde los polímeros tienen diferentes parámetros moleculares.

En otro aspecto de la invención se proporciona un procedimiento para producir una composición polimérica controlando el fraccionamiento del reactor en una polimerización multimodal, que comprende las etapas de: determinar un fraccionamiento del reactor deseado para una composición polimérica multimodal basado en una propiedad física de la composición polimérica; polimerizar al menos un monómero en presencia de al menos dos catalizadores en condiciones que producen el fraccionamiento del reactor deseado; y ajustar periódicamente al menos una variable de reacción de acuerdo con una relación lineal predeterminada para mantener el fraccionamiento del reactor deseado.

En otro aspecto más de la invención, los fraccionamientos instantáneos se usan para calcular un fraccionamiento temporal acumulado promedio.

Lo anterior ha esbozado de forma bastante amplia las características y ventajas técnicas de la presente invención para que la descripción detallada de la invención que sigue pueda entenderse mejor. Las características y ventajas adicionales de la invención se describirán posteriormente en el presente documento, que constituye el asunto de las reivindicaciones de la invención. Debe apreciarse que la concepción y realización específica descritas pueden utilizarse fácilmente como una base para modificar o diseñar...

1. Un procedimiento para calcular el fraccionamiento instantáneo del reactor de una reacción de polimerización, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

producir, en condiciones de reacción diferentes, al menos dos composiciones poliméricas, comprendiendo cada composición al menos dos polímeros diferentes, teniendo cada polímero al menos una incorporación de monómero o reactante diferente;

determinar, para cada composición polimérica: la incorporación de al menos un monómero o reactante, una velocidad de producción del reactor correspondiente y el fraccionamiento del reactor; y

determinar una ecuación lineal definida por los fraccionamientos del reactor y relaciones correspondientes de (incorporación de monómero o reactante/velocidad de producción).

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el fraccionamiento del reactor se determina mediante un procedimiento cromatográfico.

3. Un procedimiento para controlar el fraccionamiento del reactor en una reacción de polimerización multimodal, que comprende las etapas de: aplicar una relación lineal predeterminada para controlar una reacción de

polimerización,

polimerizar al menos un monómero en presencia de al menos dos catalizadores;

obtener datos periódicos de incorporación y velocidad de producción de la reacción; y

ajustar periódicamente al menos una variable de reacción para mantener un

fraccionamiento del reactor deseado de acuerdo con la relación lineal predeterminada.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que la variable de reacción es una relación entre el catalizador que produce una primera resina y el catalizador que produce una segunda resina.

5. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que la variable de reacción es la relación entre la velocidad de suministro del catalizador que produce una primera resina y la velocidad de suministro del catalizador que produce una segunda resina.

6. El procedimiento de la reivindicación 3, que comprende adicionalmente la etapa de controlar la concentración de el al menos un reactante para mantener un fraccionamiento del

reactor deseado.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que el reactante es hidrógeno.

8. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que la incorporación se controla mediante las velocidades de adición relativas de al menos dos monómeros al reactor.

9. Un procedimiento para producir una composición polimérica controlando el fraccionamiento del reactor de una polimerización multimodal, que comprende las etapas de: determinar un fraccionamiento del reactor deseado para una composición polimérica multimodal, basándose en al menos una propiedad física de la composición; polimerizar al menos un monómero en presencia de al menos dos catalizadores, en condiciones que producen una composición que tiene el fraccionamiento del reactor deseado; y

ajustar periódicamente al menos una variable de reacción de acuerdo con una relación lineal predeterminada para mantener el fraccionamiento del reactor deseado.

10. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que la composición es un polietileno de alta densidad bimodal de calidad para película y al menos un monómero es etileno y los al menos dos catalizadores son catalizadores co-soportados en seco de Zeigler-Natta y metaloceno.

11. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que la composición es polietileno con calidad para tuberías de alta densidad, bimodal y al menos un monómero es etileno y los al menos dos catalizadores son catalizador de bisamida secado por pulverización y un catalizador de metaloceno.