Aparato y procedimiento para la reacción de polimerización en lecho fluidizado en fase gaseosa.

Aparato para la polimerización en lecho fluidizado en fase gaseosa de olefinas,

comprendiendo el aparato:

A) una primera sección que es una sección cilíndrica vertical que tiene un diámetro, D1, y un área desección trasversal, A1, y

B) una segunda sección, proporcionada verticalmente por encima de la primera 5 sección y centradaalrededor de un eje vertical común a la primera sección cilíndrica vertical, teniendo la base de la segundasección una sección transversal cilíndrica de diámetro D1 y estando unida a la parte de arriba de la primerasección, y siendo el área de sección transversal horizontal de la segunda sección por encima de su basemayor que el área de sección transversal de la primera sección,

caracterizado porque:

i) D1 es mayor de 4,5 metros, y

ii) la segunda sección tiene un área de sección transversal horizontal máxima, A2, que está entre 3,2 y 6veces el área de sección transversal, A1, de la primera sección.

Aparato y procedimiento para la reacción de polimerización en lecho fluidizado en fase gaseosa

La presente invención se refiere a un aparato y a un procedimiento para la polimerización y, en particular, aplicable a una reacción de polimerización en lecho fluidizado en fase gaseosa.

Se conocen bien en la técnica procedimientos para la polimerización de olefinas. Tales procedimientos pueden realizarse, por ejemplo, introduciendo un monómero olefínico y otros reactivos, tales como comonómeros, agentes de transferencia de cadena y reactivos inertes, en un reactor de polimerización que comprende poliolefina y un catalizador para la polimerización.

En la polimerización en lecho fluidizado en gas de olefinas, se realiza la polimerización en un reactor de lecho fluidizado en el que se mantiene un lecho de partículas de polímero en un estado fluidizado por medio de una corriente de gas ascendente (gas de fluidización) que comprende el monómero de reacción gaseoso. Durante el transcurso de la polimerización, se genera polímero nuevo mediante la polimerización catalítica del monómero, y se extrae el producto de polímero para mantener el lecho a un volumen más o menos constante. Un procedimiento favorecido industrialmente emplea una rejilla de fluidización para distribuir el gas de fluidización al lecho, y para actuar como soporte para el lecho cuando se corta el suministro de gas. Generalmente, se extrae el polímero producido del reactor a través de un conducto de descarga dispuesto en la parte inferior del reactor, cerca de la rejilla de fluidización.

El reactor consiste habitualmente en una primera sección, denominada en el presente documento “zona de fluidización” y que es generalmente una sección cilíndrica vertical, en la que se mantiene el lecho fluidizado de partículas, sobre el cual se proporciona una segunda sección que tiene un área de sección transversal aumentada en comparación con la zona de fluidización, y que se denomina en el presente documento “zona de desprendimiento”. En dicha zona de desprendimiento, el área de sección transversal aumentada da como resultado una reducción en la velocidad del gas de fluidización. Las partículas que pueden arrastrarse en el mismo ya no pueden soportarse por el gas de fluidización, y caen de nuevo en el lecho. Entonces, el gas de fluidización sale por la parte de arriba de la zona de desprendimiento, a partir de la cual normalmente se recircula a la base del reactor. A pesar de lo anterior, todavía es posible que algunas partículas arrastradas, denominadas “partículas finas”, salgan por la parte de arriba de la zona de desprendimiento arrastradas en el gas de fluidización.

Es posible tolerar algunas partículas finas en la tubería de recirculación del gas de fluidización, aunque pueden provocar incrustación en la tubería y componentes de la misma, tales como intercambiadores de calor y compresores. Alternativamente, es posible proporcionar un medio de separación, habitualmente uno o más ciclones, en la tubería que sale de la parte de arriba de la zona de desprendimiento y que actúa retirando las partículas finas del gas de fluidización que sale del reactor. Entonces, las partículas finas retiradas pueden regresar al reactor, mientras que la fase gaseosa, esencialmente libre de partículas finas puede recircularse como es convencional en la técnica.

En general, la reducción en la velocidad del gas de fluidización en la zona de desprendimiento en comparación con su velocidad en la zona de fluidización está directamente relacionada con las áreas de sección transversal relativas. Por tanto, la duplicación del área de sección transversal reduce a la mitad la velocidad del gas. Por tanto, cuando se diseñan y se construyen reactores, hasta la fecha ha sido normal simplemente mantener las dimensiones de la sección transversal relativas de la zona de desprendimiento en comparación con la zona de fluidización. Una razón típica ha sido en el intervalo de 2, 5 a 2, 9, preferiblemente de 2, 6 a 2, 8 (véase, por ejemplo los documentos US 4.588.790, US 4.543.399) . Esto es un intervalo relativamente estrecho, pero un intervalo estrecho de ese tipo ha sido típico porque se desea que tenga una razón mínima para garantizar una reducción de la velocidad adecuada, aunque aumentos sobre y por encima de este mínimo se ha creído generalmente que proporcionan poca ventaja por el aumento del coste. (La zona de desprendimiento se soporta en la parte de arriba del reactor. Las zonas de desprendimiento más grandes, y por tanto más pesadas, requieren más material de construcción y requieren más “soporte”, de modo que hay un incentivo significativo para minimizar el tamaño) .

A pesar de lo anterior, se ha encontrado ahora de manera sorprendente que cuando se hacen funcionar procedimientos de polimerización en reactores con área de sección transversal relativamente grande en la zona de fluidización, es significativamente ventajoso usar una zona de desprendimiento con un área de sección transversal que es relativamente grande por sí misma en comparación con el área de sección transversal de la zona de fluidización.

Por tanto, en un primer aspecto, la presente invención proporciona un aparato para la polimerización en lecho fluidizado en fase gaseosa de olefinas, comprendiendo el aparato:

A) una primera sección que es una sección cilíndrica vertical que tiene un diámetro, D1, y un área de sección

trasversal, A1, y

B) una segunda sección, proporcionada verticalmente por encima de la primera sección y centrada alrededor de un eje vertical común a la primera sección cilíndrica vertical, teniendo la base de la segunda sección una sección transversal cilíndrica de diámetro D1 y estando unida a la parte de arriba de la primera sección, y siendo el área de sección transversal horizontal de la segunda sección por encima de su base mayor que el área de sección transversal de la primera sección,

caracterizado porque:

i) D1 es mayor de 4, 5 metros, y

ii) la segunda sección tiene un área de sección transversal horizontal máxima, A2, que está entre 3, 2 y 6 veces el área de sección transversal, A1, de la primera sección.

Además, en un segundo aspecto, la presente invención proporciona un procedimiento para la polimerización de olefinas, comprendiendo el procedimiento polimerizar una o más olefinas en condiciones de reacción de lecho fluidizado en un aparato que comprende:

A) una primera sección que es una sección cilíndrica vertical que tiene un diámetro, D1, y un área de sección trasversal, A1, y

B) una segunda sección, proporcionada verticalmente por encima de la primera sección y centrada alrededor de un eje vertical común a la primera sección cilíndrica vertical, teniendo la base de la segunda sección una sección transversal cilíndrica de diámetro D1 y estando unida a la parte de arriba de la primera sección, y siendo el área de sección transversal horizontal de la segunda sección por encima de su base mayor que el área de sección transversal de la primera sección,

y caracterizado porque:

i) D1 es mayor de 4, 5 metros, y

ii) la segunda sección tiene un área de sección transversal horizontal máxima, A2, que está entre 3, 2 y 6 veces el área de sección transversal, A1, de la primera sección.

Para evitar dudas, el área de sección transversal horizontal de la primera sección es π (D1/2) 2.

Puesto que D1 es de al menos 4, 5 metros, el área, A1, de la primera sección es de al menos 15, 9 m2, y A2 debe ser de al menos 50, 9 m2.

Preferiblemente D1 es de al menos 5 metros, siendo entonces A1 de al menos 19, 6 m2, y siendo A2 de al menos 62, 8 m2.

No hay ningún límite superior particular sobre D1, pero generalmente D1 será inferior a 10 metros, por ejemplo en el intervalo de 5 a 7 metros.

La segunda sección tiene un área de sección transversal horizontal por encima de su base que es mayor que el área de sección transversal de la primera sección y un área de sección transversal horizontal máxima, A2, que está entre 3, 2 y 6 veces el área de sección transversal, A1, de la primera sección. Por tanto, la segunda sección forma una sección de área de sección transversal expandida en comparación con la primera sección.

Preferiblemente,... [Seguir leyendo]

1. Aparato para la polimerización en lecho fluidizado en fase gaseosa de olefinas, comprendiendo el aparato:

A) una primera sección que es una sección cilíndrica vertical que tiene un diámetro, D1, y un área de sección trasversal, A1, y

B) una segunda sección, proporcionada verticalmente por encima de la primera sección y centrada alrededor de un eje vertical común a la primera sección cilíndrica vertical, teniendo la base de la segunda sección una sección transversal cilíndrica de diámetro D1 y estando unida a la parte de arriba de la primera sección, y siendo el área de sección transversal horizontal de la segunda sección por encima de su base mayor que el área de sección transversal de la primera sección,

caracterizado porque:

i) D1 es mayor de 4, 5 metros, y

ii) la segunda sección tiene un área de sección transversal horizontal máxima, A2, que está entre 3, 2 y 6 veces el área de sección transversal, A1, de la primera sección.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que la segunda sección está en forma de un cono truncado

invertido en el que el área de sección transversal horizontal aumenta con la altura a lo largo de la altura completa de la sección.

3. Aparato según la reivindicación 1, en el que la segunda sección comprende una parte inferior que está en forma de un cono truncado invertido, sobre la parte de arriba de la cual se proporciona un cilindro adicional, teniendo dicho cilindro adicional una sección transversal horizontal del área que está entre 3, 2 y 6 veces A1.

4. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que D1 es de al menos 5 metros.

5. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la segunda sección tiene un área de sección transversal horizontal máxima, A2, que está entre 4 y 6 veces el área de sección transversal, A1, de la primera sección.

6. Procedimiento para la polimerización de olefinas, comprendiendo el procedimiento polimerizar una o más

olefinas en condiciones de reacción de lecho fluidizado en un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que la velocidad de fluidización es de al menos 0, 81 cm/s.

8. Procedimiento según la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el que la densidad de gas del gas de fluidización es de al menos 30 kg/m3, preferiblemente de al menos 31 kg/m3.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el arrastre fuera del reactor, medido como la cantidad de partículas que salen del reactor por unidad de tiempo a través de un conducto de salida en la parte de arriba del reactor es de 1500 kg/h o menos.