POLARIZACIÓN EN FASE DE SUSPENSIÓN.

Proceso para transferir una corriente de una suspensión que contiene polímero a través de una línea transferencia desde un reactor de polimerización hasta un recipiente corriente abajo,

en donde antes de entrar en el recipiente corriente abajo se separa la corriente de la suspensión en dos flujos, siendo el primer flujo reciclado corriente arriba de la separación del flujo y siendo el segundo flujo pasado al recipiente corriente abajo, en donde la separación del flujo se localiza más allá de la mitad a lo largo de la línea transferencia entre el reactor y el recipiente corriente abajo

La presente invención se relaciona con un medio para transferir polímeros de olefina en fase de suspensión.

La polimerización en fase de suspensión de olefinas es bien conocida, en donde un monómero de olefina y opcionalmente un comonómero de olefina se polimerizan en presencia de un catalizador en un diluyente en el cual se suspende y transporta el producto polimérico sólido. No se utilizan típicamente dos o más reactores en tales polimerizaciones cuando se desea producir un producto multimodal, en el cual un polímero elaborado en un primer reactor es transferido a un segundo reactor, donde se elabora un segundo polímero que tiene diferentes propiedades a las del primer polímero, en presencia del primero. Sin embargo, también puede ser deseable conectar dos reactores que elaboran polímeros monomodales con el propósito de crear una planta de balanceo monomodal/multimodal o para incrementar la flexibilidad de dos reactores pequeños que individualmente no tienen el tamaño para ser económicamente viables.

Las polimerizaciones en fase de suspensión se llevan a cabo típicamente a temperaturas en el rango de 50 -125ºC y a presiones en el rango de 1 -100 bar. El catalizador utilizado puede ser cualquier catalizador típicamente utilizado para polimerización de olefina tal como óxido de cromo, catalizadores del tipo metaloceno o Ziegler-Natta. La suspensión del producto, que contiene al polímero y un diluyente y en la mayoría de los casos también catalizador, monómero de olefina y comonómero, puede ser descargada de cada reactor en forma intermitente o continua, utilizando opcionalmente dispositivos concentradores tales como hidrociclones o patas de sedimentación para minimizar la cantidad de fluidos retirados con el polímero.

Existen diferentes opciones para transferir la suspensión de polímero activo desde un reactor al otro. Sin embargo, particularmente en el caso donde los polímeros que están siendo elaborados en cada reactor son diferentes, la transferencia es a menudo difícil debido a que es deseable controlar la mezcla de polimerización en cada reactor en forma independiente y por lo tanto para remover de la corriente que sale del primer reactor cualquier componente que sea indeseable en el segundo reactor. Se han divulgado diferentes métodos en la literatura para operar tal transferencia. Por ejemplo, US 2001/0018499 describe un proceso del cual la mayor parte del hidrógeno presente el primer reactor es removido aliviando la presión de la suspensión antes de enviarla al segundo reactor. La Patente Estadounidense No. 5.639.834 describe un proceso en donde una suspensión rica en comonómero formada en el primer reactor es retirada de este reactor por medio de patas de sedimentación, y se envía una suspensión concentrada al segundo reactor en el cual se ha reducido la cantidad de comonómero. La Patente Estadounidense No. 4.692.501 describe un proceso en el cual se lava la suspensión formada en el primer reactor por medio de un líquido en contracorriente en una zona de intercambio antes de ser enviada al segundo reactor. US 2001/0018500 describe un proceso continuo de polimerización en donde se envía una suspensión de partículas de polietileno, retirada del primer reactor, a un separador tipo hidrociclón en donde es separada en una suspensión concentrada que es enviada al segundo reactor, y una corriente que contiene al diluyente que es parcialmente reciclada a la primera zona de polimerización. No existe una divulgación de la ubicación exacta del separador tipo hidrociclón en la línea entre el primero y el segundo reactor.

Sin embargo, un problema adicional con tales transferencias se relaciona con la contaminación o la sedimentación en la línea de transferencia entre los dos reactores bajo el amplio rango de las condiciones de flujo por lo cual la línea debe ser diseñada. El riesgo de que se presenten tales problemas depende generalmente de la velocidad de la suspensión que contiene al polímero y de la caída de presión asociada a través de la línea transferencia entre los reactores, que depende de las dimensiones y configuración de la línea así como del tipo de suspensión que está siendo transferida. En grandes plantas, donde puede ser deseable conectar dos reactores que están separados por una distancia significativa, la línea de transferencia puede tener que ser relativamente larga de tal manera que se incrementa el efecto de las variaciones en la caída de presión bajo diferentes flujos de transferencia. Como resultado, se requiere de un cuidadoso diseño de la línea transferencia entre los reactores con el propósito de mantener un flujo confiable de polímero a través de todo el rango de condiciones de operación deseadas.

Una solución para el problema anterior es incrementar la velocidad de la corriente utilizando una línea del diámetro menor. Pero esto puede conducir a una caída de presión inaceptablemente alta lo largo de la línea. Hemos encontrado que los problemas con la sedimentación y la contaminación en la línea de transferencia entre un reactor de polimerización y un recipiente corriente abajo, particularmente un segundo reactor, pueden ser reducidos por medio de una disposición en la cual se minimiza la longitud de la línea transferencia a través de la cual la velocidad de flujo de la suspensión es la misma que aquella que entrar al recipiente corriente abajo.

Por lo tanto en un primer aspecto la invención proporciona un proceso para transferir una corriente de una suspensión que contiene polímero a través de una línea transferencia desde un reactor de polimerización hasta un recipiente corriente abajo, en donde antes de entrar al recipiente corriente abajo, la corriente de la suspensión se separa en dos flujos, siendo reciclado el primer flujo corriente arriba de la separación del flujo y siendo pasado el segundo flujo dentro del recipiente corriente abajo, en donde la separación del flujo se ubica más allá de la mitad a lo largo de la línea transferencia entre el reactor y el recipiente corriente abajo.

Usualmente el recipiente corriente abajo es un segundo reactor de polimerización, y también se prefiere que el primer flujo sea reciclado corriente arriba de la separación de flujo pasándolo nuevamente al primer reactor. Sin embargo, si el primer reactor es uno entre una cantidad de reactores en serie, el primer flujo puede ser reciclado nuevamente al reactor anterior en la serie.

Desde luego, una consecuencia de la disposición anterior es que la velocidad del flujo de la masa de la suspensión que entra al recipiente corriente abajo es menor que aquella que sale del primer reactor, ya que parte del flujo ha sido desviado para ser reciclado corriente arriba. Hemos encontrado que por medio del empleo de una velocidad de flujo de masa más alta en la mayor parte de la línea y luego reduciéndola -por medio del desvío parcial del flujo hasta la velocidad deseada antes de entrar en el recipiente corriente abajo, es posible operar la porción de la línea transferencia corriente arriba del desvío del flujo con una velocidad de flujo suficientemente alta para evitar o al menos reducir significativamente la contaminación y/o la aglomeración. En consecuencia, se reduce al mínimo la porción de la línea transferencia que opera con una velocidad de flujo relativamente baja donde pueden ser significativos los problemas de contaminación y/o de sedimentación.

Ubicando la separación del flujo más allá de la mitad a lo largo de la línea transferencia entre el reactor y el recipiente corriente abajo significa que la longitud de la línea transferencia entre el primer reactor y la ubicación de la separación del flujo es mayor que aquella entre el recipiente corriente abajo y la ubicación de la separación del flujo, y por lo tanto en el paso de la suspensión que contiene polímero desde el primer reactor hasta el recipiente corriente abajo, la separación del flujo se presenta después de la mitad. Por lo tanto menos de la mitad de la línea transferencia es sometida a la menor velocidad de flujo después de la separación del flujo, que está donde existe el mayor riesgo de contaminación o de sedimentación.

Se prefiere que la longitud de la línea transferencia entre el primer reactor y la ubicación de la separación del flujo (es decir corriente arriba del punto de separación del flujo) sea al menos dos veces aquella entre el recipiente corriente abajo y la ubicación de la separación del flujo (es decir corriente abajo del punto de separación del flujo), de tal manera que la separación del flujo se ubique efectivamente a dos tercios de la ruta a lo largo de la línea. Más preferiblemente... [Seguir leyendo]

1. Proceso para transferir una corriente de una suspensión que contiene polímero a través de una línea transferencia desde un reactor de polimerización hasta un recipiente corriente abajo, en donde antes de entrar en el recipiente corriente abajo se separa la corriente de la suspensión en dos flujos, siendo el primer flujo reciclado corriente arriba de la separación del flujo y siendo el segundo flujo pasado al recipiente corriente abajo, en donde la separación del flujo se localiza más allá de la mitad a lo largo de la línea transferencia entre el reactor y el recipiente corriente abajo.

2. Proceso de acuerdo a la reivindicación 1, en donde el recipiente corriente abajo es un segundo reactor de polimerización.

3. Proceso de acuerdo a la reivindicación 1 ó 2, en donde la longitud de la línea transferencia entre el primer reactor y la localización de la separación del flujo es al menos del doble, preferiblemente al menos 4 veces y más preferiblemente al menos diez veces aquella entre el recipiente corriente abajo y la localización de la separación del flujo.

4. Proceso de acuerdo a cualquier reivindicación precedente, en donde la velocidad promedio del flujo durante cualquier período de 5 minutos corriente arriba de la separación del flujo varía en menos de un 50%, preferiblemente en menos de un 10% en cualquier período de 4 horas, preferiblemente en cualquier período de 12 horas.

5. Proceso de acuerdo a cualquier reivindicación precedente, en donde la caída promedio de presión durante cualquier período de 5 minutos entre el primer reactor de polimerización y la separación del flujo varía en menos de un 30%, preferiblemente en menos de un 15% en cualquier período de 4 horas, preferiblemente en cualquier período de 12 horas.

6. Proceso de acuerdo a cualquier reivindicación precedente, en donde parte o todo el primer flujo es reciclado nuevamente dentro de la línea transferencia corriente arriba de la separación del flujo para formar un bucle de reciclaje.

7. Proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el primer flujo es reciclado corriente arriba de la separación del flujo nuevamente dentro del primer reactor.

8. Proceso de acuerdo a cualquier reivindicación precedente, en donde se localiza un concentrador de sólidos en el punto de separación del flujo en la línea de transferencia.

9. Proceso de acuerdo a la reivindicación 12, en donde el concentrador de sólidos es un hidrociclón, y el flujo dentro del recipiente corriente abajo constituye el flujo base concentrado del hidrociclón, y el flujo reciclado corriente arriba constituye el flujo rico en diluyente desaguado del hidrociclón.

10. Proceso para transferir una primera corriente de la suspensión que contiene polímero a través de una línea de transferencia desde un reactor de polimerización hasta un recipiente corriente abajo, en donde antes de entrar en el recipiente corriente abajo se introduce una segunda corriente de la suspensión que ha sido reciclada desde corriente abajo dentro de la primera corriente de la suspensión, estando la segunda introducción de la suspensión localizada antes de la mitad a lo largo de la línea transferencia entre el reactor y el punto de reciclaje corriente abajo.

11. Proceso de acuerdo a la reivindicación 10, en donde la segunda corriente de la suspensión es retirada del mismo recipiente corriente abajo y/o de la línea transferencia.

12. Proceso de acuerdo a la reivindicación 10 u 11, en donde la longitud de la línea de transferencia entre el primer reactor y la localización de la segunda introducción de la suspensión es antes de la mitad, preferiblemente antes de un cuarto, y lo más preferible antes de un décimo, de aquella entre el punto de reciclaje corriente abajo y la segunda introducción de la suspensión.

13. Proceso para transferir una corriente de la suspensión que contiene polímero a través de una línea transferencia desde un reactor de polimerización hasta un recipiente corriente abajo, en donde antes de entrar en el recipiente corriente abajo se separa la corriente de la suspensión en dos flujos, siendo el primer flujo reciclado corriente arriba de la separación del flujo a través de una línea de reciclaje y siendo pasado el segundo flujo dentro del recipiente corriente abajo, y se introduce una tercera corriente de la suspensión que ha sido reciclada desde corriente abajo dentro del segundo flujo antes de su entrada en el recipiente corriente abajo.

14. Proceso de acuerdo a cualquier reivindicación precedente, en donde un suministro o suministros de catalizador, y/o parte o todo de cualquiera de los suministros de reactivo a uno o a todos los reactores, es introducido dentro de la línea transferencia o de reciclaje.

15. Proceso de acuerdo a la reivindicación 1, en donde el primer flujo es reciclado nuevamente dentro de la línea transferencia corriente arriba de la separación del flujo, y antes de la entrada en el recipiente corriente abajo la corriente de la suspensión es mantenida bajo condiciones de polimerización para reducir la concentración de al menos uno de los reactivos presentes en la corriente en al menos un 50% en moles, preferiblemente al menos un 90% en moles mientras se incrementa la masa del polímero presente en la corriente en no más de un 5% en peso, preferiblemente en no más de un 1% en peso, antes de la introducción en el recipiente corriente abajo, preferiblemente un recipiente de polimerización.