PROCEDIMIENTO DE POLIMERIZACION EN FASE DE SUSPENSION.

Un procedimiento que comprende polimerizar en un reactor cíclico un monómero olefínico opcionalmente junto con un comonómero olefínico en presencia de un catalizador de polimerización en un diluyente para producir una suspensión que comprende polímero olefínico en partículas sólidas y el diluyente,

en el que el número de Froude se mantiene en o por debajo de 20

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2005/004484.

Solicitante: INEOS MANUFACTURING BELGIUM NV.

Nacionalidad solicitante: Bélgica.

Dirección: SCHELDELAAN 482,2040 ANTWERPEN.

Inventor/es: LEE,STEPHEN KEVIN, MARISSAL,DANIEL, WALWORTH,BRENT,R.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 27 de Enero de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01J19/24D8
  • B01J8/20 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01J PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS, QUIMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS (procedimientos o aparatos para usos específicos, ver las clases correspondientes a los procedimientos o al equipo, p. ej. F26B 3/08). › B01J 8/00 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). › el agente fluidificante es un líquido.
  • C08F210/16 SECCION C — 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 210/00 Copolímeros de hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen solamente un enlace doble carbono-carbono. › Copolímeros de eteno con alfa-alquenos, p. ej. cauchos EP.

Clasificación PCT:

  • B01J19/24 B01J […] › B01J 19/00 Procedimientos químicos, físicos o físico-químicos en general (tratamiento físico de las fibras, hilos, hilados, tejidos, plumas o artículos fibrosos hechos de estas materias, ver los lugares apropiados para dicho tratamiento, p. ej. D06M 10/00 ); Aparatos apropiados (accesorios, cargas o rejillas especialmente adaptadas para el tratamiento biológico del agua, agua residual o de alcantarilla C02F 3/10; placas o rejillas de chapoteo especialmente adaptadas para los enfriadores por chorreo F28F 25/08). › Reactores fijos sin elementos internos móviles (B01J 19/08, B01J 19/26 tienen prioridad; de partículas inmóviles B01J 8/02).
  • B01J8/20 B01J 8/00 […] › el agente fluidificante es un líquido.
  • C08F2/14 C08F […] › C08F 2/00 Procesos de polimerización. › medio orgánico.
  • C08F210/16 C08F 210/00 […] › Copolímeros de eteno con alfa-alquenos, p. ej. cauchos EP.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento de polimerización en fase de suspensión.

La presente invención trata de la polimerización de olefinas en reactores cíclicos en fase de suspensión.

Es bien conocida la polimerización de olefinas en fase de suspensión en la que un monómero olefínico y opcionalmente un comonómero olefínico se polimerizan en presencia de un catalizador en un diluyente en el que el producto polímero sólido se suspende y se transporta.

Esta invención se refiere específicamente a la polimerización en un reactor cíclico en el que la suspensión se hace circular en el reactor típicamente por medio de una bomba o un agitador. Los reactores cíclicos completos para líquidos son particularmente bien conocidos en la técnica y se describen, por ejemplo, en las Patentes de EE. UU. Número 3.152.872, 3.242.150 y 4.613.484.

La polimerización se lleva a cabo típicamente a temperaturas en el intervalo de 50-125ºC y a presiones en el intervalo de 1-100 bares. El catalizador usado puede ser cualquier catalizador usado típicamente para la polimerización de olefinas, tales como catalizadores de óxido de cromo, de Ziegler-Natta o de tipo metaloceno. La suspensión obtenida como producto que comprende polímero y diluyente y, en la mayoría de los casos, catalizador, monómero olefínico y comonómero puede descargarse intermitentemente o continuamente, opcionalmente usando dispositivos de concentración tales como hidrociclones o ramas de sedimentación para minimizar la cantidad de fluidos extraída con el polímero.

El reactor cíclico es de una construcción tubular continua que comprende al menos dos, por ejemplo cuatro, secciones verticales y al menos dos, por ejemplo cuatro, secciones horizontales. El calor de polimerización se retira típicamente usando intercambio indirecto con un medio de enfriamiento, preferiblemente agua, en camisas que rodean al menos parte del reactor cíclico tubular. El volumen del reactor cíclico puede variar pero está típicamente en el intervalo de 20 a 120 m3; los reactores cíclicos de la presente invención son de este tipo genérico.

Las capacidades máximas de las plantas a escala comercial se han incrementado constantemente a lo largo de los años. La creciente experiencia operativa a lo largo de las últimas décadas ha conducido a la manipulación de concentraciones de suspensión y monómero cada vez más altas en los circuitos de reacción. El incremento en las concentraciones de la suspensión se ha alcanzado con velocidades de circulación crecientes alcanzadas, por ejemplo, mediante una carga hidrostática superior de la bomba de circulación del reactor o múltiples bombas de circulación, según es ilustrado por EP 432555 y EP 891990. El incremento en la carga de sólidos es deseable para incrementar el tiempo de permanencia en el reactor para un volumen fijo del reactor y también para reducir los requisitos de tratamiento y reciclado del diluyente aguas abajo. Sin embargo, el requisito de velocidad y carga hidrostática incrementado del circuito ha conducido a incrementar los tamaños y la complejidad del diseño de la bomba y los consumos de energía a medida que se incrementan las concentraciones de la suspensión. Esto tiene implicaciones de coste tanto de capital como de funcionamiento.

Históricamente, la velocidad de circulación en el circuito de reacción se ha maximizado típicamente para asegurar el mantenimiento de una buena distribución térmica, de composición y de partículas a través de la sección transversal del reactor, particularmente la evitación de la sedimentación de sólidos, características de flujo estables o concentración de sólidos excesiva en la pared del tubo en lugar de reducida para minimizar la caída de presión/la potencia en el circuito de polimerización.

La distribución transversal inadecuada podría conducir a una formación de incrustaciones incrementada, una transferencia térmica reducida y una productividad y homogeneidad del polímero reducidas. La construcción y la puesta en servicio de nuevas plantas comerciales es muy costosa y por lo tanto los nuevos diseños buscan evitar o minimizar cambios en los parámetros operativos que se observa que incrementan el riesgo para el funcionamiento satisfactorio de la nueva unidad.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un procedimiento que comprende polimerizar en un reactor cíclico un monómero olefínico opcionalmente junto con un comonómero olefínico en presencia de un catalizador de polimerización en un diluyente para producir una suspensión que comprende polímero olefínico en partículas sólidas y el diluyente, en el que el número de Froude se mantiene en o por debajo de 20.

Una ventaja de la presente invención es que se reduce el consumo de energía específico del reactor (es decir, la energía consumida por unidad de peso de polímero producido) mientras se mantiene un tiempo de permanencia dado en el reactor y se evita una formación de incrustaciones inaceptable en el reactor. La invención es especialmente ventajosa cuando se desea diseñar y hacer funcionar una planta con altas cargas de sólidos cuando previamente se ha considerado necesario usar lo que se ha encontrado ahora que son velocidades de circulación del circuito excesivamente altas.

Esta invención se refiere a un método para la polimerización continua de olefinas, preferiblemente monoolefinas alfa, en una zona de reacción de circuito cerrado tubular alargado. La olefina o las olefinas se añaden continuamente a, y se ponen en contacto con, un catalizador en un diluyente hidrocarbonado. El monómero o los monómeros se polimerizan para formar una suspensión de polímero en partículas sólidas suspendido en el medio de polimerización o diluyente.

Típicamente, en el procedimiento de polimerización en suspensión de polietileno, la suspensión en el reactor comprenderá el polímero en partículas, el diluyente o los diluyentes hidrocarbonados, el (co)monómero o los (co)monómeros, el catalizador, terminadores de cadena tales como hidrógeno y otros aditivos del reactor. En particular, la suspensión comprenderá 20-75, preferiblemente 30-70 por ciento en peso basado en el peso total de la suspensión de polímero en partículas y 80-25, preferiblemente 70-30 por ciento en peso basado en el peso total de la suspensión de medio de suspensión, donde el medio de suspensión es la suma de todos los componentes fluidos del reactor y comprenderá el diluyente, el monómero olefínico y cualesquiera aditivos; el diluyente puede ser un diluyente inerte o puede ser un diluyente reactivo, en particular un monómero olefínico líquido; cuando el diluyente principal es un diluyente inerte, el monómero olefínico comprenderá típicamente 2-20, preferiblemente 4-10 por ciento en peso del peso total de la suspensión.

La suspensión se bombea alrededor del sistema de reacción cíclico sin fin relativamente suave a velocidades de fluido suficientes para (i) mantener el polímero suspendido en la suspensión y (ii) para mantener gradientes transversales aceptables de concentración y carga de sólidos.

Se ha encontrado ahora que pueden mantenerse distribuciones transversales de concentración de la suspensión (según se evidencia por la formación de incrustaciones, las variaciones de flujo y/o la transferencia térmica) dentro de límites de funcionamiento aceptables mientras se mantiene el número de Froude en el circuito del reactor por debajo de 20, preferiblemente entre 2 y 15, lo más preferiblemente entre 3 y 10. Esto es contrario a lo que el experto en la técnica creería que era el caso a la luz de condiciones de procesamiento convencionales en las que el número de Froude está típicamente por encima de 20, por ejemplo por encima de 30, típicamente en el intervalo 30-40.

El número de Froude se mantendrá en o por debajo de 20, por ejemplo en el intervalo de 20 a 1, preferiblemente en el intervalo de 15 a 2, más preferiblemente en el intervalo de 10 a 3. El número de Froude es un parámetro adimensional indicativo del equilibrio entre las tendencias a la suspensión y la sedimentación en una suspensión. Proporciona una medida relativa del proceso de transferencia de cantidad de movimiento a la pared del tubo desde partículas en comparación con el fluido. Valores inferiores del número de Froude indican interacciones partícula-pared (con relación a fluido-pared) más fuertes. El número de Froude (Fr) se define como v2/(g(s-1)D) donde v es la velocidad media de la suspensión, g es la constante gravitatoria, s es el peso específico del sólido en el diluyente y D es el diámetro interno...

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento que comprende polimerizar en un reactor cíclico un monómero olefínico opcionalmente junto con un comonómero olefínico en presencia de un catalizador de polimerización en un diluyente para producir una suspensión que comprende polímero olefínico en partículas sólidas y el diluyente, en el que el número de Froude se mantiene en o por debajo de 20.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el número de Froude está en el intervalo de 2 a 15.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el número de Froude está en el intervalo de 3 a 10.

4. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la concentración de sólidos de la suspensión en el reactor cíclico está en el intervalo de 40-60% en peso basado en el peso total de la suspensión.

5. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la concentración de sólidos de la suspensión en el reactor cíclico está en el intervalo de 25-35% en volumen.

6. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el reactor cíclico tiene un diámetro interno de más de 500 milímetros.

7. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el diámetro interno está en el intervalo de 600 a 750 milímetros.

8. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la caída de presión total en el reactor cíclico es menor de 1,3 bar.

9. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el tamaño del reactor es mayor de 50 m3.

10. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el tamaño del reactor está en el intervalo de 75-150 m3.

11. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la relación de longitud a diámetro interno del reactor es menor de 400.

12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la relación es menor de 250.

13. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el rendimiento espacio-tiempo está en el intervalo de 0,2-0,35 ton/hora/m3.

14. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la olefina es etileno.

15. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el comonómero es al menos uno de 1-buteno, 1-penteno o 1-hexeno.

16. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 ó 15, en el que el diluyente es isobutano.

17. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la olefina es propileno.

18. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el polímero en partículas se extrae del reactor de un modo continuo.

19. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el catalizador se elige de catalizadores tipo Ziegler, catalizadores de óxido de cromo soportados sobre materiales inorgánicos y catalizadores de tipo metaloceno.

20. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el reactor cíclico es uno de dos o más reactores cíclicos conectados en serie.


 

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