Proceso multietapa para la polimerización de olefinas.

Proceso para la polimerización multietapa de olefinas en una secuencia formada por un primer reactor de suspensión y un segundo reactor de fase gaseosa,

en el cual la transferencia de polímero desde el primer reactor al segundo reactor comprende las siguientes etapas: a) calentar la suspensión de poliolefina descargada del primer reactor para evaporar el medio de polimerización líquido; b) separar las partículas de poliolefina de la fase evaporada en al menos una cámara de separación; c) transferir las partículas de poliolefina a dicho segundo reactor mediante un par de tolvas con esclusa que trabajan intermitentemente en paralelo, de tal manera, que una de dichas tolvas se llena continuamente con el polímero procedente de dicha cámara de separación y al mismo tiempo la otra se presuriza continuamente por medio de un gas que procede de dicho segundo reactor.

Proceso multietapa para la polimerización de olefinas La presente invención se refiere a un proceso multietapa para polimerizar olefinas. La presente invención también se refiere a un aparato para llevar a cabo tal proceso de polimerización.

La polimerización de olefinas en dos o más reactores de polimerización conectados en serie permite producir polímeros olefínicos con mejores propiedades mecánicas. Ello es factible eligiendo para el segundo o los siguientes reactores unas condiciones de polimerización diferentes de las del primer reactor. Los polímeros olefínicos crecen normalmente en gránulos que incluyen un componente catalítico, el cual continúa ejerciendo su actividad incluso cuando las partículas poliméricas son transferidas a un reactor de polimerización sucesivo. El polímero resultante del primer reactor de polimerización se transfiere al segundo reactor, donde la polimerización sigue desarrollándose en distintas condiciones. Por tanto en el mismo gránulo catalítico pueden crecer diferentes fracciones de polímero, manteniendo una concentración de monómeros distinta en cada reactor.

Como ejemplos de polímeros que pueden producirse mediante un proceso de polimerización multietapa cabe citar los polímeros bimodales o multimodales resultantes de mantener en cada reactor una concentración distinta de un terminador de cadena tal como hidrógeno, y los copolímeros aleatorios o heterofásicos resultantes de polimerizar diferentes (co) monómeros en cada reactor. El término "copolímero heterofásico" también incluye las combinaciones poliméricas en el reactor.

También es conocida la utilización de un proceso multietapa que comprende uno o dos reactores de polimerización en suspensión y uno o más reactores de fase gaseosa, conectados sucesivamente uno tras otro, para producir copolímeros de propileno aleatorios y/o de impacto, ampliando y modificando algunas propiedades mecánicas y físicas de los productos de polipropileno convencionales.

Cuando se transfiere homopolímero de propileno desde un reactor de polimerización en suspensión a un siguiente reactor de fase gaseosa, la suspensión que lleva el polipropileno debe necesariamente calentarse y evaporarse en un recipiente para volatilizar el medio líquido de polimerización y separar el polímero de la fase evaporada. Es evidente que la transferencia directa del polímero separado, desde el recipiente de evaporación al subsiguiente reactor de fase gaseosa, no permitiría mantener diferentes condiciones de polimerización en el siguiente reactor debido a la importante cantidad de gases e hidrocarburos disueltos asociados al polímero procedente del reactor anterior. En particular, cuando se polimeriza un monómero olefínico específico (p.ej. propileno) en el reactor anterior y este monómero está ausente en el reactor siguiente, es importante evitar que dicho monómero entre en el aparato de polimerización subsiguiente, aun en pequeñas cantidades.

Se han propuesto algunas soluciones técnicas del susodicho problema en el caso de la polimerización de olefinas en dos reactores de fase gaseosa conectados en serie.

Según la patente EP-B-192427, la transferencia de polímero desde un reactor anterior de fase gaseosa al siguiente reactor de fase gaseosa se realiza mediante una corriente de gas que comprende la mezcla gaseosa procedente de la línea de gas reciclado de dicho reactor posterior. Dicha mezcla gaseosa ha sido enfriada hasta una temperatura al menos 20ºC menor que la temperatura del reactor posterior. El dispositivo de transferencia descrito comprende al menos tres recipientes separados: uno de descarga conectado al reactor anterior y provisto de válvulas para evitar que salga demasiado polímero de dicho reactor; una cámara de descompresión equipada con válvulas y conectada al recipiente de descarga; una cámara de compresión equipada con válvulas y conectada con el reactor posterior. El recorrido del polímero a través de esta serie de recipientes, con sus válvulas y tuberías, es bastante tortuoso y en caso de polímeros con tendencia a adherirse o compactarse puede generar agregados poliméricos no deseados y finalmente mazacotes que comprometan el funcionamiento de la planta. Ante todo, el dispositivo de transferencia arriba descrito tiene el gran inconveniente de no poder transferir polímero de manera continua desde el reactor anterior de fase gaseosa al siguiente reactor, tal como se indica en la exposición de la patente EP-B-192427 (col. 14, líneas 14-19) : todas las operaciones de extracción, descompresión, compresión, transferencia e introducción de polímero en el reactor posterior se efectúan periódicamente.

En la patente EP-B-050013 se revela un dispositivo de transferencia similar. Según esta patente el dispositivo de transferencia comprende un recipiente en el cual se descarga el polímero. Dicho recipiente constituye una zona inertizada por la cual se hace pasar un gas inerte, desde el fondo hacia arriba, para reemplazar la mayor parte de la mezcla reactiva gaseosa procedente del reactor anterior. Luego el polímero, mantenido siempre en una atmósfera de dicho gas inerte, se transfiere a una cámara pequeña (zona de recogida de polímero) conectada con la mezcla reactiva gaseosa procedente del reactor posterior. La sustitución de la mezcla reactiva gaseosa por un gas inerte ayuda a disminuir o prevenir la polimerización en el dispositivo de transferencia, eliminando así la deposición de polímero sobre las paredes del dispositivo y evitando que se bloquee. Sin embargo la solución propuesta tiene la desventaja de que en el segundo reactor de polimerización la mezcla reactiva gaseosa está considerablemente enriquecida con dicho gas inerte, por lo cual hay que introducir una cantidad adicional importante de monómeros olefínicos en el segundo reactor y ello significa aumentar el tamaño de este reactor o la presión total del gas en el mismo. Asimismo el dispositivo de transferencia descrito en la patente EP-B-050013 tampoco consigue transferir polímero de manera continua desde el reactor anterior al reactor posterior. Ello es debido a que primero hay que cargar polímero en la pequeña cámara de recogida del mismo y éste solo puede descargarse sucesivamente de ahí abriendo la línea conectada con la mezcla reactiva gaseosa procedente del reactor posterior.

La patente EP-B-503791 se refiere a un proceso multietapa en fase gaseosa para producir una mezcla polimérica bimodal de etileno en una secuencia de dos reactores de lecho fluidificado. En el primer reactor se produce un polietileno de alto peso molecular (HMW) que se transfiere sucesivamente al segundo reactor, en el cual se produce un polietileno de bajo peso molecular (LMW) . El dispositivo de transferencia comprende un tanque de descarga para recoger el polímero HMW descargado del primer reactor y una manguera de transferencia conectada al segundo reactor de fase gaseosa. Periódicamente, cuando se ha formado suficiente polímero HMW en el primer reactor, el polímero y el catalizador se transfieren al tanque de descarga, por cuya parte superior se ventea el gas de reacción arrastrado con el polímero. Una vez introducida la cantidad deseada de polímero en el tanque de descarga se activa el sistema de transferencia al segundo reactor, abriendo una válvula adecuada para forzar el polímero HMW hacia la manguera de transferencia. Por tanto la manguera de transferencia está aislada del precedente tanque de descarga y se presuriza con gas del ciclo del reactor procedente del segundo reactor. El dispositivo de transferencia descrito en la patente EP 503791 es eficaz para prevenir que el gas de reacción procedente del primer reactor entre en el segundo reactor. Sin embargo este dispositivo no puede asegurar una transferencia continua y fiable de polímero entre los dos reactores de fase gaseosa, ya que todas las operaciones de descarga de polímero, desgasificación, presurización, transferencia e introducción de polvo polimérico en el segundo reactor tienen lugar intermitentemente.

La patente EP-A-1415999 se refiere a un proceso para polimerizar etileno en dos etapas sucesivas, la primera de las cuales se lleva a cabo en un reactor de ciclo continuo y la segunda en un reactor de fase gaseosa. El proceso de la patente EP-A-1415999 se basa en la idea de emplear combinadamente medios situados fuera del reactor de ciclo continuo, para aumentar el contenido de sólidos de la suspensión extraída del reactor, y una unidad de evaporación instantánea a presión elevada, para volatilizar sustancialmente todos los hidrocarburos restantes en fase líquida del diluyente de la suspensión.

La patente US 6,... [Seguir leyendo]

1. Proceso para la polimerización multietapa de olefinas en una secuencia formada por un primer reactor de suspensión y un segundo reactor de fase gaseosa, en el cual la transferencia de polímero desde el primer reactor al segundo reactor comprende las siguientes etapas: a) calentar la suspensión de poliolefina descargada del primer reactor para evaporar el medio de polimerización líquido; b) separar las partículas de poliolefina de la fase evaporada en al menos una cámara de separación; c) transferir las partículas de poliolefina a dicho segundo reactor mediante un par de tolvas con esclusa que trabajan intermitentemente en paralelo, de tal manera, que una de dichas tolvas se llena continuamente con el polímero procedente de dicha cámara de separación y al mismo tiempo la otra se presuriza continuamente por medio de un gas que procede de dicho segundo reactor.

2. El proceso según la reivindicación 1, en que dicho primer reactor de polimerización es un reactor de ciclo continuo.

3. El proceso según la reivindicación 1, en que dicho segundo reactor de fase gaseosa se elige entre reactores de lecho fluidificado, reactores de lecho agitado y reactores de polimerización que tienen dos zonas diferentes de polimerización interconectadas.

4. El proceso según la reivindicación 1, en que la etapa a) se efectúa en una tubería encamisada con vapor a una temperatura comprendida en el intervalo de 80 a 100ºC.

5. El proceso según la reivindicación 1, en que la etapa b) se efectúa en una cámara separadora de alta presión y en una cámara separadora de baja presión.

6. El proceso según la reivindicación 5, en que la cámara separadora de alta presión trabaja a una presión de 10 hasta 28 bar.

7. El proceso según la reivindicación 5, en que la cámara separadora de baja presión trabaja a una presión de 1, 1 hasta 4, 0 bar.

8. El proceso según la reivindicación 1, en que dichas tolvas de esclusa de la etapa c) trabajan en continuo según esta secuencia de operaciones:

(1) carga del polímero procedente de la etapa b) , manteniendo la tolva aislada del segundo reactor;

(2) presurización con un gas que comprende la mezcla reactiva procedente del segundo reactor, manteniendo la tolva aislada de la cámara separadora de la etapa b) .

9. El proceso según la reivindicación 8, en que durante dicha presurización (2) el polímero se descarga de dicha tolva de esclusa y se transfiere al segundo reactor.

10. El proceso según la reivindicación 8, en que una de dichas tolvas de esclusa está involucrada en la etapa (1) y la otra en la etapa (2) .

11. El proceso según la reivindicación 1, en que dicho gas de presurización de la etapa c) procede de la línea de reciclaje de dicho segundo reactor en un punto situado más abajo del compresor y más arriba del intercambiador de calor.

12. Un aparato de polimerización constituido por un reactor anterior de suspensión, un subsiguiente reactor de fase gaseosa y un dispositivo de transferencia que transporta el polímero desde dicho reactor anterior hasta dicho reactor posterior, donde el reactor posterior de fase gaseosa tiene una línea externa R que recicla continuamente el gas fluidificante a través de dicho reactor. Dicho dispositivo de transferencia comprende:

un vaporizador para calentar la suspensión de poliolefina descargada de dicho reactor anterior; al menos una cámara separadora para separar las partículas poliolefínicas de la fase evaporada; un par de tolvas de esclusa, dispuestas en paralelo, conectadas directamente a dicha línea de reciclaje R de dicho reactor posterior y a la zona de polimerización del mismo.

13. El aparato según la reivindicación 12, que comprende una cámara separadora de alta presión y una cámara separadora de baja presión.

14. El aparato según la reivindicación 12, en que dicho par de tolvas de esclusa está situado por debajo de dicha, al menos una, cámara separadora y por encima del lecho polimérico de dicho reactor posterior.

15. El aparato según la reivindicación 12, en que dicho par de tolvas de esclusa va provisto de válvulas de descarga de fondo conectadas con dos tuberías de transferencia que trasladan alternativamente las partículas de polímero al lecho polimérico de dicho reactor posterior.