Un método para controlar una transición desde una reacción inicial de polimerización a una reacción diana depolimerización en un reactor de lecho fluidizado,

en donde la reacción inicial de polimerización consiste en producirun producto polímero con propiedades que cumplen un primer conjunto de especificaciones, consistiendo la reacciónde polimerización diana en producir un producto polímero con propiedades que cumplen un segundo conjunto deespecificaciones que incluye un intervalo de densidad diana para el producto, y una ratio de concentraciones y unaratio de alimentaciones para la transición que son controlables, en donde la ratio de concentraciones es la ratio deconcentraciones de comonómero gaseoso a concentración de monómero gaseoso en el reactor, y la ratio dealimentaciones es la ratio de la tasa de alimentación del comonómero al reactor a la tasa de alimentación delmonómero al reactor, incluyendo dicho método los pasos de:

(a) durante la transición, mantener una primera de la ratio de concentraciones y la ratio de alimentaciones enun valor al menos sustancialmente constante mientras se implementan los cambios de proceso en unesfuerzo para llevar el polímero producido al cumplimiento con la segunda serie de especificaciones ymonitorizar sin controlar la otra de la ratio de concentraciones y la ratio de alimentaciones para generarprimeros datos; y

(b) durante la transición, determinar a partir de los primeros datos si es probable que seproduzca un polímero que tenga una densidad excesivamente baja durante la transición, y después dedeterminar a partir de los primeros datos que es probable que se produzca un polímero que tenga densidadexcesivamente baja durante la transición, mantener durante la porción restante de la transición dicha otra dela ratio de concentraciones y la ratio de alimentaciones en un valor que sea al menos sustancialmenteconstante mientras se permite que la primera de la ratio de concentraciones y la ratio de alimentacionesvaríe.

Método para reducir y/o prevenir la producción de producto polímero de densidad excesivamente baja durante las transiciones de polimerización

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a métodos para controlar las reacciones de polimerización (v.g., reacciones de polimerización de olefinas en reactores de lecho fluidizado en fase gaseosa) para implementar transiciones desde una reacción inicial (en la cual se obtiene un producto polímero para cumplir un primer serie de especificaciones) a una reacción diana (en la cual se obtiene un producto polímero para cumplir una segunda serie de especificaciones) . Más particularmente, la invención se refiere a métodos para reducir la cantidad de producto y/o prevenir la producción de

polímero (que tiene densidad excesivamente baja) que se produce mientras se implementa una transición de este tipo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Con referencia a dos monómeros (v.g. de un conjunto de al menos dos monómeros que se polimerizan para producir un copolímero) , el término "comonómero" se utiliza en esta memoria para designar el monómero que reduce la 15 densidad del copolímero si su cantidad relativa en el copolímero aumenta. Inversamente, con referencia a los dos mismos monómeros, se utiliza el término "monómero" (en lugar de "comonómero") para designar aquél de estos monómeros que aumenta la densidad del copolímero si su cantidad relativa en el copolímero aumenta. Por ejemplo, cuando se polimerizan hexeno y etileno (típicamente en presencia de un sistema catalítico) para producir polietileno, se hace referencia en esta memoria al etileno como el "monómero" y se hace referencia en esta memoria al hexeno

como el "comonómero" (dado que el aumento de la cantidad relativa de hexeno en el polietileno reduce la densidad del polietileno) .

A lo largo de esta descripción, la expresión polietileno diseña un polímero de etileno y opcionalmente una o más C3-C10 alfa-olefinas (siendo dichas alfa-olefinas comonómeros) y la expresión poliolefina denota un polímero de una o más C2-C10 alfa-olefinas, preferiblemente alfa-olefinas.

A lo largo de esta descripción, la expresión "producto de baja calidad" (v.g., resina de polímero de "baja calidad") supone que el producto se obtiene en un reactor con la invención de que cumpla una serie de especificaciones (una serie de una o más especificaciones para una o más propiedades del producto) y denota que el producto tiene al menos una propiedad que no cumple al menos una especificación en la serie de especificaciones. Por ejemplo, si la serie de especificaciones requiere que el producto tenga una propiedad de flujo de resina (v.g. índice de fusión)

dentro de un primer intervalo especificado y una densidad dentro de un intervalo de densidad especificado, el producto es un producto de baja calidad si su propiedad de flujo de resina está fuera del primer intervalo y/o su densidad está fuera del intervalo de densidad.

Un producto (v.g., un producto de baja calidad) que tiene una densidad "excesivamente baja" en esta invención denota un producto de reacción que tiene densidad inferior al extremo bajo de un intervalo de densidad especificado 35 por una serie de especificaciones. Con referencia a una reacción de polimerización inicial diseñada para fabricar un producto con propiedades que cumplen una serie de especificaciones inicial (con inclusión de un intervalo de densidad inicial para el producto) y una reacción de polimerización diana diseñada para fabricar un producto con propiedades que cumplan una serie de especificaciones diana (con inclusión de un intervalo de densidades diana para el producto) , la expresión de que un producto tiene "densidad excesivamente baja" en esta memoria denota 40 que el producto tiene una densidad inferior tanto al intervalo de densidad inicial como al intervalo de densidad diana.

Con referencia a un producto que se fabrica por una reacción continua, la expresión valor "instantáneo" de una propiedad del producto denota en esta memoria el valor de la propiedad de la cantidad del producto fabricada más recientemente. La cantidad fabricada más recientemente sufre típicamente mezcladura con cantidades del producto fabricadas previamente antes que una mixtura del producto fabricado recientemente y con anterioridad salga del

45 reactor. En contraste, con referencia a un producto que se fabrica por una reacción continua, el valor "medio" (o la "media del lecho") (para un tiempo "T") de una propiedad en esta memoria denota el valor de la propiedad del producto que sale del reactor en el tiempo T.

A lo largo de esta descripción, la abreviatura "MI" denota el índice de fusión y la abreviatura "FI" denota el índice de fluidez.

50 Un método utilizado comúnmente para producir polímeros es la polimerización en fase gaseosa. Un reactor de lecho fluidizado convencional en fase gaseosa, durante la operación para producir poliolefinas por polimerización, contiene un lecho fluidizado de fase densa que incluye, por ejemplo, una mixtura de gas de reacción, partículas de polímero (resina) , catalizador, y co-catalizador. Típicamente, cualquiera de diversas variables de control del proceso puede controlarse para hacer que el producto de reacción presente características deseadas.

55 Por regla general, en un proceso de lecho fluidizado en fase gaseosa para producir polímeros a partir de monómeros, una corriente gaseosa que contiene uno o más monómeros se hace pasar continuamente a través de un lecho fluidizado en condiciones de reacción en presencia de un catalizador. Esta corriente gaseosa se retira del lecho fluidizado y se recicla de nuevo al reactor. Simultáneamente, el producto polímero se retira del reactor y se añaden nuevas cantidades de monómero y/o comonómero para reemplazar el monómero polimerizado. La corriente de gas reciclada es calentada en el reactor por el calor de polimerización. Este calor se retira en otra parte del ciclo

por un sistema de refrigeración externo al reactor.

La cantidad de polímero producida en un proceso de polimerización en lecho fluidizado está ligada directamente a la cantidad de calor que puede extraerse de la zona de reacción en el lecho fluidizado, dado que el calor exotérmico generado por la reacción es directamente proporcional a la tasa de producción de polímero. En la operación en estado estacionario del proceso de reacción, la tasa de calor eliminada del lecho fluidizado tiene que ser igual a la

tasa de generación de calor, a fin de que la temperatura del lecho se mantenga sustancialmente constante. Convencionalmente, el calor se ha retirado del lecho fluidizado por refrigeración de la corriente de reciclo de gas en un cambiador de calor externo al reactor.

Es importante eliminar el calor generado por la reacción a fin de mantener la temperatura de la resina y la corriente gaseosa en el interior del reactor a una temperatura inferior al punto de fusión del polímero y/o la temperatura de 15 desactivación del catalizador. La eliminación del calor es importante también para prevenir una adherencia excesiva de las partículas del polímero que, si se deja sin controlar, puede dar como resultado una aglomeración de las partículas adherentes, lo cual podría conducir a su vez a la formación de trozos gruesos u hojas de polímero que no podrían retirarse como producto (v.g. hojas que causen estratificación en el domo o la pared) y puedan causar pérdida de fluidización. Tales trozos gruesos u estratificaciones de resina pueden caer sobre la placa de distribución 20 del reactor causando una fluidización empeorada, y forzando en muchos casos una parada del reactor (un suceso de "discontinuidad") . La prevención de la adherencia de la resina se ha realizado por control de la temperatura del lecho fluido a una temperatura inferior a la temperatura de fusión o sinterización de las partículas de polímero. Por encima de esta temperatura de fusión o sinterización, la evidencia empírica sugiere que dicha fusión o sinterización conduce a aglomeración o adherencia de la resina, la cual puede, a su vez, si se deja sin controlar, conducir a la

formación de trozos gruesos u estratificaciones de resina y fluidización empeorada.

Es sabido que la producción de resina de polímero que tenga densidad excesivamente baja durante las reacciones de polimerización para producción de resina en reactores de... [Seguir leyendo]

1. Un método para controlar una transición desde una reacción inicial de polimerización a una reacción diana de polimerización en un reactor de lecho fluidizado, en donde la reacción inicial de polimerización consiste en producir un producto polímero con propiedades que cumplen un primer conjunto de especificaciones, consistiendo la reacción 5 de polimerización diana en producir un producto polímero con propiedades que cumplen un segundo conjunto de especificaciones que incluye un intervalo de densidad diana para el producto, y una ratio de concentraciones y una ratio de alimentaciones para la transición que son controlables, en donde la ratio de concentraciones es la ratio de concentraciones de comonómero gaseoso a concentración de monómero gaseoso en el reactor, y la ratio de alimentaciones es la ratio de la tasa de alimentación del comonómero al reactor a la tasa de alimentación del

monómero al reactor, incluyendo dicho método los pasos de:

(a) durante la transición, mantener una primera de la ratio de concentraciones y la ratio de alimentaciones en un valor al menos sustancialmente constante mientras se implementan los cambios de proceso en un esfuerzo para llevar el polímero producido al cumplimiento con la segunda serie de especificaciones y monitorizar sin controlar la otra de la ratio de concentraciones y la ratio de alimentaciones para generar 15 primeros datos; y (b) durante la transición, determinar a partir de los primeros datos si es probable que se produzca un polímero que tenga una densidad excesivamente baja durante la transición, y después de determinar a partir de los primeros datos que es probable que se produzca un polímero que tenga densidad excesivamente baja durante la transición, mantener durante la porción restante de la transición dicha otra de la ratio de concentraciones y la ratio de alimentaciones en un valor que sea al menos sustancialmente

constante mientras se permite que la primera de la ratio de concentraciones y la ratio de alimentaciones varíe.

2. El método de la reivindicación 1, en el cual el producto polímero es polietileno, la ratio de concentraciones es una ratio de concentraciones de comonómero a etileno en el reactor, y la ratio de alimentaciones es un ratio de tasa de alimentación de comonómero a tasa de alimentación de etileno al reactor.

3. El método de la reivindicación 2, en el cual la ratio de concentraciones es una ratio de concentraciones de hexeno a etileno en el reactor, y la ratio de alimentaciones es una ratio de tasa de alimentación de hexeno a tasa de alimentación de etileno al reactor.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual cada una de la reacción inicial de polimerización y la reacción de polimerización diana polimeriza etileno y al menos un comonómero en presencia de

un catalizador seleccionado de un grupo constituido por catalizadores Ziegler-Natta, cromo, óxido crómico, AlCl3, cobalto, hierro, paladio, y metaloceno.

5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, ó 4, en el cual el comonómero es una alfa-olefina C3-C10.

6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el producto polímero es polietileno,

cada una de la reacción de polimerización inicial, la transición, y la reacción de polimerización diana se realiza en un reactor de lecho fluidizado en fase gaseosa, la ratio de concentraciones es una ratio de concentraciones de comonómero a etileno en el reactor de lecho fluidizado en fase gaseosa, y la ratio de alimentaciones es una ratio de tasa de alimentación de comonómero a tasa de alimentación de etileno en el reactor de lecho fluidizado en fase gaseosa.

7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual durante el paso (a) y comenzando al principio de la transición, la primera de la ratio de concentraciones y la ratio de alimentaciones se mantiene en el valor al menos sustancialmente constante.

8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el cual durante el paso (a) , la primera de la ratio de concentraciones y la ratio de alimentaciones se mantiene en el valor al menos sustancialmente constante durante un

45 intervalo inicial de la transición mientras se deja variar la otra de la ratio de concentraciones y la ratio de alimentaciones y dicha primera de la ratio de concentraciones y la ratio de alimentaciones se mantiene en otro valor al menos sustancialmente constante durante un intervalo subsiguiente de la transición mientras se deja variar dicha otra de la ratio de concentraciones y la ratio de alimentaciones.

9. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el paso (b) incluye el paso de

50 determinar a partir de los primeros datos que es probable que se produzca un polímero que tiene densidad excesivamente baja durante la transición por determinación de que dicha otra de la ratio de concentraciones y la ratio de alimentaciones ha aumentado hasta un valor umbral predeterminado.

10. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual al menos una de la temperatura del reactor y la concentración de monómero en el reactor cambia durante la transición.

55 11. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la concentración de al menos uno de un agente de continuidad e hidrógeno en el reactor cambia durante la transición. 15

12. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la concentración de al menos uno de isopentano e hidrógeno en el reactor cambia durante la transición.

Procesador

Señales de Control

Conc. Rxn C6/C2 (mol/mol) ("C") Ratio Alimentación C6/C2 (mol/mol) ("B") C2PP PSI ("A") Temp Rxn C Multiplicada por 3 ("T")

Densidad C2PP PSI ("A") Temp Rxn C Multiplicada por 3 ("T")

Densidad

Conc. Rxn C6/C2 (mol/mol) ("C")

Ratio Alimentación C6/C2 (mol/mol) ("B")