REACTOR DE POLIMERIZACION TUBULAR PARA LA PREPARACION DE POLIETILENO.

Un proceso para la preparación de un homopolímero o un copolímero de etileno en un reactor de polimerización tubular a una temperatura comprendida entre 40ºC y 375ºC y una presión de entrada en el reactor comprendida entre 50 MPa y 500 MPa,

caracterizado por que la superficie interior del reactor se perfila y a consecuencia de este perfilado el área transversal del tubo no es radial

Reactor de polimerización tubular para la preparación de polietileno.

La invención se refiere a un proceso para la preparación de un homopolímero o un copolímero de etileno en un reactor de polimerización tubular a una temperatura comprendida entre 40ºC y 375ºC y una presión de entrada en el reactor comprendida entre 50 MPa y 500 MPa.

Una polimerización de etileno tubular a alta presión genera polietileno de baja densidad (PEBD) que se puede emplear solo, combinado o coextruído en diferentes aplicaciones de empaquetado, construcción, agrícolas, industriales y de consumo. La mayor aplicación del PEBD se da en la producción de películas con el proceso de extrusión soplada o bien con el de extrusión plana tanto en las monoextrusiones como en las coextrusiones. Las películas hechas de PEBD deben exhibir, por ejemplo, propiedades ópticas, fuerza, flexibilidad, sellabilidad y/o abstinencia a reaccionar con sustancias químicas buenas. En esta aplicación el brillo es una característica importante ya que con la mayoría de los objetos destinados al consumidor el hecho de que "la atención" es una consideración importante en el empaquetado. Los consumidores deciden a menudo adquirir un producto basándose simplemente en la apariencia de este. El empaquetado de alto brillo aumenta la atracción del paquete y la probabilidad de que un consumidor lo adquiera. Un paquete desgarrado o dañado reduce la probabilidad de que lo elijan. Los extrusores y conversores de películas están al tanto de la necesidad de producir paquetes resistentes al abuso y de alta claridad especialmente para los artículos que se venden al por menor. Por ejemplo, la industria del empaquetado ha experimentado un aumento de nuevos diseños. Estos varían desde los envases autosustentables de cremallera hasta los paquetes llenos, sellados y de forma muy brillante de productos alimenticios. Estos paquetes requieren una película de baja opacidad y alto brillo para su impresión gráfica multicolor sofisticada. Perdura la necesidad de obtener películas de brillo mejorado.

El objeto de la invención es proporcionar un polímero que dé una película de brillo mejorado.

Esto se logra mediante un proceso en un reactor, donde la superficie interior del reactor se perfila y a consecuencia de este perfilado el área transversal del tubo no es radial.

El reactor tubular se construye normalmente a partir de segmentos de tubo interconectados mediante anillos cónicos. El perfilado se puede aplicar tanto al segmento del tubo como al anillo cónico.

El polímero de etileno que se obtiene mediante el proceso en el reactor según la presente invención da películas de brillo mejorado.

La publicación US-A 4 452 956 da a conocer un reactor tubular adecuado para la polimerización del etileno a alta presión. Este reactor incluye por separado una inserción que se acopla al tubo, con lo que el flujo del proceso pasa entre la inserción y la superficie interior del tubo del reactor. La inserción mejora hasta cierto punto el rendimiento de la transferencia de calor del reactor. Sin embargo, la presencia de la inserción en el flujo del proceso constituye también un peligro para la seguridad ya que este elemento puede soltarse a consecuencia de las altas fuerzas mecánicas a las que se expone cuando pasa el flujo del proceso. Esto puede generar daños serios y una pérdida de la producción. Estas fuerzas mecánicas actúan sobre la inserción durante la descompresión (cuando se tiene que liberar la presión del reactor durante unos segundos por una emergencia) y durante "la sacudida" (la aplicación de presiones variadas de alta frecuencia) al operar normalmente. Otra desventaja es que debido a la presencia de zonas muertas entre la inserción y la superficie interior del tubo tendrá lugar una acumulación de polímero ya que en estas zonas no se renueva el flujo del proceso.

De acuerdo con una realización preferida de la presente invención el perfilado del segmento del tubo y/o del anillo cónico da lugar a un cuerpo sólido e íntegro. Con el perfilado no existe ningún peligro para la seguridad ya que no se suelta ninguna pieza.

Además, las ventajas que presenta la invención son un acumulamiento de polímero menor en la pared del reactor durante la polimerización y una transferencia de calor mejorada durante la polimerización exotérmica.

A consecuencia del perfilado el área transversal del tubo no es radial y el tubo del reactor se diseña de tal manera que se aplica lo siguiente a cada posición axial en la que se perfila la pared interior:

0 < A/L² < 25/(100p)

donde:

A = el área que se genera al realizar un corte transversal del tubo del reactor, perpendicular a los componentes axiales de los vectores de velocidad del flujo del proceso y ocupada por completo por el flujo del proceso y delimitada por el exterior por la superficie interior del tubo perfilado (en m²) y

L = la circunferencia de A que delimita el proceso por el exterior (en m).

De acuerdo con una realización preferida de la invención:

10/(100p) < A/L² < 22/(100p)

El perfilado se puede realizar tanto de manera ininterrumpida como interrumpida una o varias veces a lo largo del tubo.

De acuerdo con una realización preferida de la presente invención se aplica un perfilado a al menos 1/40 000.^a parte (un 0.0025%) de la longitud total del tubo del reactor.

Incluso si solo se perfilase una longitud así de corta (relativa a la longitud total del tubo del reactor) se seguirían observando las mejoras deseadas.

Algunos ejemplos de perfilados adecuados son las cuñas cóncavas, huecas o verticales. Una cuña puede conste de una única cuña y también es posible que un perfilado conste de varias cuñas.

La cuña se posiciona a un ángulo a respecto a la dirección principal del flujo. El ángulo a es 0º cuando la cuña se posiciona en la dirección longitudinal axial paralela a la dirección principal del flujo. El ángulo a entre la cuña y la dirección principal del flujo puede variar entre:

0^o =q a < 90^o.

Preferiblemente, se emplearán múltiples cuñas con el mismo ángulo a respecto a la dirección principal del flujo.

De acuerdo con una realización preferida de la invención el ángulo a está comprendido entre:

3^o < a < 87^o.

De acuerdo con una realización más preferida el ángulo a está comprendido entre:

10^o < a < 80^o.

La Figura 1 muestra la vista frontal de un tubo B con un área efectiva A de acuerdo con la susodicha definición. La superficie interior del tubo se establece empleando dos cuñas huecas H que son sólidas y forman una parte integral del tubo y las secciones circulares C.

La Figura 2 muestra la vista frontal de un tubo B con cuatro cuñas cóncavas O.

La Figura 3 muestra la vista frontal de un tubo B con tres cuñas verticales R.

La altura del perfilado de una cuña se encuentra normalmente entre 0.01sqrt{frac{A}{p}} y sqrt{frac{A}{p}} y preferiblemente entre 0.1sqrt{frac{A}{p}} y 0.7sqrt{frac{A}{p}}.

De acuerdo con una realización preferida de la invención el perfilado consta de 2 cuñas huecas sólidas con un ángulo a comprendido entre 50º y 75º y una altura del perfilado de ambas cuñas de 0.35sqrt{frac{A}{p}}.

De acuerdo con otra realización preferida de la invención el perfilado se realiza a una distancia menor a 40sqrt{frac{A}{p}} de un punto de inyección de iniciación.

Si el perfilado se realiza en el área que rodea al punto de inyección de iniciación, por ejemplo, a una distancia menor a 40sqrt{frac{A}{p}}, es posible emplear técnicas de inyección conocidas como las que se describen, por ejemplo, en las publicaciones EP-A-449092 y DE-A-10060372.

Durante el proceso de polietileno a alta presión el polietileno se prepara por polimerización por radicales en etileno supercrítico. La polimerización se puede iniciar por adición controlada por un medidor de un iniciador como, por ejemplo, un peróxido, éster de ácido azodicarboxílico,...

1. Un proceso para la preparación de un homopolímero o un copolímero de etileno en un reactor de polimerización tubular a una temperatura comprendida entre 40ºC y 375ºC y una presión de entrada en el reactor comprendida entre 50 MPa y 500 MPa, caracterizado por que la superficie interior del reactor se perfila y a consecuencia de este perfilado el área transversal del tubo no es radial.

2. Un proceso de acuerdo con la Reivindicación 1 caracterizado por que el perfilado se aplica a un segmento del tubo y/o a un anillo cónico entre los segmentos.

3. Un proceso de acuerdo con una de las Reivindicaciones 1-2 caracterizado por que el perfilado, junto con el segmento del tubo y/o el anillo cónico, da lugar a un cuerpo sólido e íntegro.

4. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1-3 caracterizado por que se aplica lo siguiente a cada posición axial en la que se perfila la pared interior:

0 < A/L² < 25/(100p)

donde:

A = el área que se genera al realizar un corte transversal del tubo del reactor, perpendicular a los componentes axiales de los vectores de velocidad del flujo del proceso y ocupada por completo por el flujo del proceso y delimitada por el exterior por la superficie interior del tubo perfilado (en m²) y

L = la circunferencia de A que delimita el proceso por el exterior (en m).

5. Un proceso de acuerdo con la Reivindicación 4 caracterizado por que

10/(100p) < A/L² < 22/(100p)

6. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1-5 caracterizado por que se aplica un perfilado a al menos 1/40 000.^a parte (un 0.0025%) de la longitud total del tubo del reactor.

7. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1-6 caracterizado por que un perfilado consta de una o más cuñas.

8. Un proceso de acuerdo con la Reivindicación 7 caracterizado por que la cuña se posiciona a un ángulo a respecto a la dirección principal del flujo donde 0º =q a < 90º.

9. Un proceso de acuerdo con la Reivindicación 8 caracterizado por que las múltiples cuñas tienen el mismo ángulo a respecto a la dirección principal del flujo.

10. Un proceso de acuerdo con la Reivindicación 8 - 9 caracterizado por que el ángulo a está comprendido entre 3º < a < 87º.

11. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 7-10 caracterizado por que la altura del perfilado de una cuña se encuentra entre 0.01sqrt{frac{A}{p}} y sqrt{frac{A}{p}}.

12. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 7-11 caracterizado por que el perfilado consta de 2 cuñas huecas sólidas con un ángulo a comprendido entre 50º y 75º y una altura del perfilado de ambas cuñas de 0.35sqrt{frac{A}{p}}.

13. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1-12 caracterizado por que el perfilado se aplica a una distancia menor a 40sqrt{frac{A}{p}} de un punto de inyección de iniciación.