Un aparato para preparar, medir y alimentar una suspensión de catalizador a un reactor de polimerización,

donde el aparato comprende:

un tanque de mezclado para mezclar una suspensión de catalizador que comprende un catalizador sólido en un medio líquido, donde el tanque de mezclado comprende un agitador;

un tanque de almacenamiento para mantener la suspensión de catalizador, donde el tanque de almacenamiento comprende un agitador y está fluidamente conectado para recibir la suspensión de catalizador desde el tanque de mezclado;

una bomba para suministrar la suspensión de catalizador desde el tanque de almacenamiento a un reactor de polimerización a través de un pasaje de fluidos;

un caudalímetro adaptado para medir el flujo de la suspensión de catalizador a través del pasaje de fluidos; y

un controlador que recibe una señal de flujo del caudalímetro indicativa del flujo de la suspensión de catalizador, donde el controlador ordena a la bomba que ajuste el flujo de la suspensión de catalizador en base a la señal de flujo

Dispositivo de alimentación de una suspensión de catalizador para un reactor de polimerización.

Campo de la invención

El presente proceso y aparato se refieren a preparar y proporcionar una suspensión de catalizador a un reactor de polimerización. Más particularmente, el presente proceso y aparato proporcionan técnicas para alimentar en forma continua y confiable una suspensión de catalizador a un reactor de polimerización de bucle.

Antecedentes de la invención

Las poliolefinas tales como polietileno y polipropileno pueden prepararse mediante polimerización de formación de partículas, también denominada polimerización en suspensión. En esta técnica, los materiales de alimentación tales como monómero, catalizador y diluyente se introducen a un reactor de polimerización, por ejemplo un reactor de bucle, y se extrae o se saca una suspensión de producto intermedio que contiene partículas sólidas de poliolefina en un medio líquido.

En los reactores de bucle continuo, los diversos materiales de alimentación pueden introducirse a la zona de reacción de bucle de diversas maneras. Por ejemplo, el monómero y catalizador pueden mezclarse con cantidades variables de diluyente antes de la introducción a la zona de reacción. En la zona de reacción de bucle, el monómero y catalizador se dispersan en la suspensión fluida. A medida que circulan a través de la zona de reacción de bucle en la suspensión fluida, el monómero reacciona en el sitio del catalizador en una reacción de polimerización. La reacción de polimerización produce partículas sólidas de poliolefina en la suspensión fluida.

Se proporciona un catalizador al reactor de polimerización para catalizar el proceso de polimerización. En los procesos convencionales de reacción en bucle de polietileno, el catalizador seco y sólido se combina con diluyente libre de olefina en un recipiente no agitado conocido como cámara de lodo. El catalizador se asienta dentro del diluyente para formar un lodo catalítico. Después de que se prepara el lodo catalítico, se alimenta en un tubo de entrada mediante un alimentador esférico de retención ubicado en la parte inferior de la cámara de lodo catalítico. El tubo de entrada después alimenta el lodo catalítico (o suspensión de catalizador si se ha agitado suficientemente) al reactor de bucle.

El alimentador esférico de retención descarga el lodo catalítico de la cámara de lodo catalítico en forma intermitente. El alimentador esférico de retención incluye un cilindro unido a una leva rotatoria. El cilindro posee un extremo superior abierto y contiene una bola que se desliza hacia arriba y abajo dentro del cilindro. En operación, el cilindro está vertical con el extremo superior debajo de la cámara de lodo catalítico y la bola está ubicada cerca del extremo superior. La cámara de lodo catalítico vierte el lodo catalítico en el cilindro a través del extremo superior con tal fuerza que la bola es empujada hacia un extremo inferior del cilindro, y el lodo catalítico rellena el cilindro por encima de la bola. El brazo de leva después gira el cilindro de manera tal que el extremo superior del cilindro mira hacia abajo y está alineado por encima del tubo de entrada. El lodo catalítico después sale del cilindro al tubo de entrada, y la bola cae de vuelta a la posición cercana al extremo superior del cilindro. El brazo de leva después gira el cilindro de vuelta de manera que el extremo superior del cilindro esté nuevamente bajo la cámara de lodo catalítico para recibir más lodo catalítico. De este modo, el lodo catalítico se alimenta en el reactor de bucle en una serie de cargas discretas.

El alimentador esférico de retención y la cámara de lodo catalítico adolecen de varios inconvenientes. Primero, la cantidad de lodo catalítico administrado por el alimentador esférico de retención puede variar con cada rotación. Por ejemplo, el cilindro puede llenarse sólo a la mitad con suspensión de catalizador proveniente de la cámara de lodo catalítico. En otras ocasiones, el cilindro puede recibir principalmente diluyente líquido con muy poco catalizador de la cámara de lodo catalítico. También, si el alimentador esférico de retención no se sella adecuadamente, el diferencial de presión entre la cámara de lodo catalítico y el reactor puede hacer que el catalizador pase el alimentador esférico de retención y vaya al reactor, lo que puede llevar a que se alimente una cantidad excesiva de catalizador en el reactor. La falta de consistencia en el suministro del lodo catalítico puede hacer difícil determinar cuánto catalizador se está alimentando en el reactor de bucle en cualquier momento dado. Por ello, un operador que utiliza el alimentador esférico de retención no puede, en el curso regular de la operación, monitorear exactamente la cantidad de catalizador que se está administrando al reactor.

La velocidad de alimentación de catalizador puede deducirse del número de veces que el catalizador es descargado fuera del alimentador esférico de retención por unidad de tiempo. Sin embargo, debido a la inconsistencia en las cantidades de catalizador de cada descarga (según lo discutido más arriba), este método puede ser inexacto. También, si los operadores reducen o aumentan la cantidad de catalizador que se alimenta en el reactor cambiando la velocidad del alimentador, el cambio en la velocidad del alimentador en general no es con seguridad proporcional a la velocidad de alimentación de catalizador. La velocidad de alimentación de catalizador también puede deducirse de la cantidad de polimerización que se produce en el reactor. Sin embargo, dicho método se produce después de que ya se ha alimentado demasiado o demasiado poco catalizador en el reactor. Demasiado o demasiado poco lodo catalítico alimentado en el reactor de bucle puede afectar desfavorablemente el proceso de polimerización. Por ello, la inconsistencia y falta de previsibilidad del alimentador esférico de retención y cámara de lodo catalítico aumentan la posibilidad de que el proceso de polimerización en el reactor de bucle no se realice en las condiciones deseadas.

Otro problema con el alimentador esférico de retención es que el lodo catalítico asentado en general no posee una relación en peso de catalizador a diluyente homogénea. Debido a que la cámara de lodo catalítico no agita la mezcla suspensión de catalizador/diluyente, el catalizador se asienta dentro de la mezcla para formar una capa de lodo catalítico debajo de una capa de diluyente. Esta capa de lodo catalítico posee una mayor concentración de catalizador en la parte inferior que en la parte superior. Por ello, la concentración del lodo catalítico alimentado en el reactor es mayor cuando la cámara de lodo se activa primero, y la concentración se reduce a medida que la cámara de lodo se vacía. Una suspensión de catalizador no homogénea puede llevar a que se alimente demasiado o demasiado poco catalizador en el reactor de bucle, lo que nuevamente puede afectar desfavorablemente el proceso de polimerización. También, el alimentador esférico de retención puede perder suspensión de catalizador en el tubo de entrada entre las rotaciones, por lo que por momentos puede alimentarse suspensión de catalizador extra en el reactor de bucle.

La Patente Estadounidense 5.098.667 revela un procedimiento para controlar el flujo de sólidos catalíticos particulados al reactor, formando primero una suspensión pesada en un tanque de almacenamiento, después transfiriendo la suspensión pesada a un tanque de mezclado, donde la suspensión pesada se diluye y se bombea continuamente al reactor con un caudal deseado. La Patente Estadounidense 2.917.465 se refiere a un proceso para controlar la concentración de un catalizador sólido en una suspensión, midiendo la capacitancia eléctrica de la suspensión.

Se han desarrollado otros aparatos y procesos para suministrar catalizador a un reactor de polimerización. Sin embargo, sigue existiendo el deseo de obtener un sistema que administre en forma continua y confiable suspensión de catalizador a un reactor de bucle.

Compendio de la invención

La presente invención proporciona un aparato mejorado para preparar y alimentar una suspensión de catalizador a un reactor de polimerización. El aparato posee un tanque de mezclado para formar una suspensión de catalizador a partir de un catalizador sólido y un medio líquido, y un tanque de almacenamiento para mantener la suspensión de catalizador. El tanque de almacenamiento está conectado fluidamente a y recibe la suspensión de catalizador del tanque de mezclado. (El tanque de almacenamiento a veces...

1. Un aparato para preparar, medir y alimentar una suspensión de catalizador a un reactor de polimerización, donde el aparato comprende:

un tanque de mezclado para mezclar una suspensión de catalizador que comprende un catalizador sólido en un medio líquido, donde el tanque de mezclado comprende un agitador;

un tanque de almacenamiento para mantener la suspensión de catalizador, donde el tanque de almacenamiento comprende un agitador y está fluidamente conectado para recibir la suspensión de catalizador desde el tanque de mezclado;

una bomba para suministrar la suspensión de catalizador desde el tanque de almacenamiento a un reactor de polimerización a través de un pasaje de fluidos;

un caudalímetro adaptado para medir el flujo de la suspensión de catalizador a través del pasaje de fluidos; y

un controlador que recibe una señal de flujo del caudalímetro indicativa del flujo de la suspensión de catalizador, donde el controlador ordena a la bomba que ajuste el flujo de la suspensión de catalizador en base a la señal de flujo.

2. El aparato de la reivindicación 1, donde el tanque de mezclado está en una elevación más alta que el tanque de almacenamiento de manera que la suspensión de catalizador fluye desde el tanque de mezclado al tanque de almacenamiento al menos parcialmente debido a la gravedad.

3. El aparato de la reivindicación 1, que comprende un segundo tanque de almacenamiento, donde el segundo tanque de almacenamiento está fluidamente conectado para recibir la suspensión de catalizador desde el tanque de mezclado y está conectado fluidamente para proporcionar la suspensión de catalizador al reactor de polimerización.

4. El aparato de la reivindicación 1, que comprende un indicador de nivel para medir el nivel de la suspensión de catalizador en el tanque de almacenamiento, donde el controlador está adaptado para recibir una señal indicativa del nivel medido de la suspensión de catalizador en el tanque de almacenamiento y, cuando el nivel de la suspensión de catalizador en el tanque de almacenamiento está por debajo de un nivel predeterminado, el controlador dirige la suspensión de catalizador al tanque de almacenamiento desde el tanque de mezclado.

5. Un aparato de polimerización que comprende:

un reactor de polimerización en suspensión que posee al menos una alimentación de catalizador;

un tanque de mezclado para mezclar una suspensión de catalizador que comprende un catalizador sólido en un medio líquido donde el tanque de mezclado comprende un agitador;

un tanque de almacenamiento para mantener la suspensión de catalizador, donde el tanque de almacenamiento comprende un agitador y está fluidamente conectado para recibir la suspensión de catalizador desde el tanque de mezclado;

una bomba para suministrar la suspensión de catalizador desde el tanque de almacenamiento a través de un pasaje de fluidos a la al menos una alimentación de catalizador del reactor de polimerización;

un caudalímetro para medir el flujo de la suspensión de catalizador al reactor; y

un controlador que recibe una señal de flujo desde el caudalímetro indicativa del flujo de la suspensión de catalizador, donde el controlador ordena a la bomba que ajuste el flujo de la suspensión de catalizador al reactor de polimerización en base a la señal de flujo.

6. Un proceso para preparar una suspensión de catalizador y proporcionar la suspensión de catalizador a una zona de reacción de polimerización, donde el proceso comprende:

formar una suspensión de catalizador a partir de un catalizador seco y un medio líquido en un tanque de mezclado que comprende un agitador; mantener la suspensión de catalizador en una relación sólidos a líquido esencialmente homogénea;

suministrar la suspensión de catalizador desde el tanque de mezclado a un tanque de almacenamiento para mantener la suspensión de catalizador, donde el tanque de almacenamiento comprende un agitador;

bombear la suspensión de catalizador desde el tanque de almacenamiento a la zona de reacción de polimerización; medir el flujo de la suspensión de catalizador bombeada en la zona de reacción de polimerización; y

alterar el flujo de la suspensión de catalizador bombeada a la zona de reacción de polimerización al menos parcialmente en respuesta al flujo medido.

7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende agitar continuamente la suspensión de catalizador para mantener la suspensión de catalizador en una relación sólido a líquido esencialmente homogénea antes de bombear la suspensión de catalizador a la zona de reacción.

8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende:

operar la zona de reacción de polimerización para producir partículas sólidas de polímero;

determinar la cantidad del catalizador alimentado a la zona de reacción durante un período seleccionado; y

alterar el flujo de la suspensión de catalizador a la zona de reacción al menos parcialmente en respuesta a la cantidad determinada.