Método para tratamiento de un lecho de siembra para una reacción de polimerización.

Un método para preparar un reactor para la realización de una reacción de polimerización,

comprendiendo elmétodo proporcionar al menos un lecho de siembra en el reactor; en el cual el al menos un lecho de siembracomprende al menos un compuesto organometálico y partículas de polímero; y en el cual el lecho de siembra sepone ulteriormente en contacto con al menos un hidrocarburo de tal modo que el al menos un hidrocarburo estápresente en el lecho de siembra en un intervalo de 2 a 8 por ciento molar en la fase gaseosa.

Método para tratamiento de un lecho de siembra para una reacción de polimerización

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La exposición se refiere a métodos para tratamiento de un lecho de siembra antes de una reacción de polimerización, por ejemplo, antes de una reacción de polimerización de olefinas con un catalizador de metaloceno.

ANTECEDENTES

Un proceso común para producir polímeros de poliolefinas es un proceso de polimerización en fase gaseosa. Para cualquier proceso de polimerización, el sistema catalítico empleado es típicamente de gran importancia. Un sistema catalítico incluye generalmente al menos un catalizador y al menos un co-catalizador. Los compuestos organometálicos tales como metal-alquilos son bien conocidos para uso en esta área. Los mismos se utilizan comúnmente como "cocatalizadores" (o "activadores” del catalizador) con catalizadores Ziegler-Natta. Ejemplos de cocatalizadores incluyen el uso de trietilaluminio (TEAL) y trimetilaluminio (TMA) .

Los metal-alquilos se han utilizado también con catalizadores avanzados tales como catalizadores de metaloceno. Con la catálisis de metalocenos, el metal-alquilo desempeña al menos dos funciones: (1) activar el catalizador; y (2) eliminar impurezas del medio de reacción. Con respecto a la activación del catalizador de metaloceno, al contrario que los catalizadores Ziegler-Natta a que se ha hecho referencia arriba, los metal-alquilos comunes de peso molecular bajo, tales como TEAL, TMA, y DEZ, no son eficaces en la activación de los catalizadores de metaloceno. En lugar de ello, se utilizan a menudo metal-alquilos de peso molecular alto, tales como metilaluminoxano (MAO) .

Por ejemplo, la Patente U.S. Núm. 5.324.800 da a conocer el uso de MAO con catalizadores de metaloceno. Pueden utilizarse metal-alquilos de peso molecular bajo para eliminar por barrido impurezas tales como humedad y oxígeno del medio de reacción. Esto tiene el efecto de eliminar del sistema los venenos del catalizador y maximizar por consiguiente la productividad del catalizador.

WO 1996/008520 da a conocer catalizadores de metaloceno que utilizan menos de 300 ppm de un agente de barrido organometálico para la puesta en marcha del reactor, interrumpiendo luego la introducción del agente de barrido (o reduciendo la tasa de introducción) de tal modo que la concentración de oligómeros en el producto se mantiene en menos de 50 ppm en peso.

EP 781300 da a conocer un proceso continuo de polimerización con catalizadores de metaloceno que utiliza menos de 50 ppm de un agente de barrido organometálico basado en peso del lecho.

La Patente U.S. Núm. 5.712.352 da a conocer un proceso de polimerización de metaloceno que utiliza menos de 30 ppm de un agente de barrido organometálico. La Patente describe también la introducción de un agente de barrido durante el proceso de puesta en marcha con la eliminación subsiguiente de al menos el 95% del agente de barrido antes de la introducción del catalizador. Adicionalmente, la Patente describe los problemas que pueden presentarse cuando se utiliza demasiado agente de barrido tales como, por ejemplo, generación de finos en el lecho fluido y la producción de niveles altos de oligómeros C14-C18 en la resina producida.

La Patente U.S. Núm. 5.763.543 da a conocer un proceso de polimerización de metaloceno que utiliza menos de 300 ppm de un agente de barrido organometálico para puesta en marcha del reactor, seguido por interrupción de la introducción del agente de barrido una vez que la productividad de los catalizadores alcanza los 2500 o más.

Además de la elección de componentes deseables para un sistema catalítico, la puesta en marcha del reactor es un aspecto importante para la continuidad y operatividad del reactor. Por ejemplo, durante un proceso de polimerización en fase gaseosa, un reactor de lecho fluidizado puede contener un lecho fluidizado de fase densa que incluye una mixtura de gas de reacción, partículas de polímero (resina) , un sistema catalítico y, opcionalmente, modificadores del catalizador u otros aditivos. Antes de comenzar una reacción de polimerización de este tipo, se carga 55 típicamente en el reactor un "lecho de siembra", o está presente en el reactor desde una polimerización previa. El lecho de siembra está constituido típicamente por material granular que es o incluye partículas de polímero. Las partículas de polímero no precisan ser idénticas al producto final deseado de la reacción.

Por ejemplo, la Publicación de Solicitud de Patente U.S. Núm. 2007/0073012 da a conocer un método para preparación de un reactor para la realización de una reacción de polimerización en el reactor, incluyendo dicho método los pasos de: (a) cargar un lecho de siembra en el reactor; y (b) cargar al menos un aditivo de continuidad en el reactor. Ejemplos del al menos un aditivo de continuidad son estearato de aluminio, otros estearatos metálicos, y aminas etoxiladas. Tales métodos han mejorado la eficiencia y la operatividad de la reacción de polimerización, especialmente durante la o las etapas críticas iniciales de una reacción de polimerización (antes que se haya 65 estabilizado la reacción) .

Sin embargo, son necesarias mejoras adicionales en la eficiencia y operatividad de la reacción de polimerización. En particular, existe una necesidad continuada de abordar la vulnerabilidad del reactor a la formación de hoja y/o el ensuciamiento durante las etapas críticas iniciales de la reacción de polimerización.

La formación de hoja es un fenómeno durante el cual las partículas de catalizador y resina se adhieren a las paredes del reactor o a un sitio próximo a la pared del reactor debido posiblemente a fuerzas electrostáticas. Si las partículas de catalizador y resina se mantienen estacionarias durante un tiempo suficiente en un ambiente reactivo, las temperaturas excesivas pueden dar como resultado fusión de las partículas, lo cual puede conducir a su vez a la formación de aglomerados finos fusionados indeseables (hojas) que aparecen en los productos granulares. Las hojas de resina fusionada varían ampliamente en tamaño, pero son similares en la mayoría de los aspectos. Las mismas son usualmente de 6, 35 mm a 12, 7 mm (¼ a ½ pulgadas) de espesor y tienen una longitud de 0, 31 a 1, 5 m (1 a 5 pies) , siendo algunas hojas aún más largas. Las hojas pueden tener una anchura de 7, 6 a 45, 7 cm (3 a 18 pulgadas) o más. Las hojas están compuestas a menudo de un núcleo de polímero fusionado que puede estar orientado en la dimensión longitudinal de las hojas, y sus superficies están cubiertas con resina granular fusionada al

núcleo. Los bordes de las hojas pueden tener un aspecto piloso por hebras de polímero fusionado.

En los reactores en fase gaseosa, la formación de hoja se caracteriza generalmente por la formación de masas sólidas de polímero en las paredes del reactor. Estas masas sólidas de polímero (v.g. las hojas) llegan finalmente a desprenderse de las paredes y caen en la sección de reacción, donde las mismas interfieren con la fluidización, 20 bloquean la abertura de descarga de producto, obturan la placa de distribución, y usualmente obligan a una parada del reactor para limpieza, todo lo cual puede denominarse un "evento de discontinuidad", que en general es una interrupción en la operación continua de un reactor de polimerización. Los términos "formación de hoja, desprendimiento de trozos gruesos y/o ensuciamiento", si bien se utilizan como sinónimos en esta memoria, pueden describir manifestaciones diferentes de problemas similares, pudiendo conducir en cada caso a un evento de discontinuidad del reactor.

Existen al menos dos formas distintas de formación de hoja que ocurren en los reactores en fase gaseosa. Las dos formas (o tipos) de formación de hoja se describen como hojas de pared u hojas de domo, dependiendo del lugar del reactor en que se forman. Las hojas de pared se forman en las paredes (generalmente secciones verticales) de la sección de reacción. Las hojas de domo se forman mucho más arriba en el reactor, en la sección cónica del domo, o en el cabezal hemisférico del extremo superior del reactor.

SUMARIO

En un aspecto, se demuestra un método para preparación de un reactor para una reacción de polimerización. El método comprende proporcionar al menos un lecho de siembra en el reactor; en donde el al menos un lecho de siembra comprende al menos un compuesto organometálico y partículas de polímero, y en donde el lecho de siembra se pone ulteriormente en contacto con al menos un hidrocarburo de tal modo que el al menos un hidrocarburo está presente en el lecho de siembra en un intervalo de 2 a 8 por ciento en moles en la fase gaseosa.... [Seguir leyendo]

1. Un método para preparar un reactor para la realización de una reacción de polimerización, comprendiendo el método proporcionar al menos un lecho de siembra en el reactor; en el cual el al menos un lecho de siembra comprende al menos un compuesto organometálico y partículas de polímero; y en el cual el lecho de siembra se pone ulteriormente en contacto con al menos un hidrocarburo de tal modo que el al menos un hidrocarburo está presente en el lecho de siembra en un intervalo de 2 a 8 por ciento molar en la fase gaseosa.

2. El método de la reivindicación 1, en el cual el al menos un compuesto organometálico se representa por la fórmula:

MaR

en el cual M es un átomo del Grupo 1, 2, 12 ó 13, R se selecciona independientemente de alquenilos C1-20, grupos 15 alquilo C1-20, grupos alcoxi C1-20, grupos arilo C6-20, grupos alquilarilo, ciclopentadienilos C5-25, y mixturas de dos o más de los anteriores; y a es un estado de valencia suficiente para equilibrar M.

3. El método de la reivindicación 2, en el cual M es Mg, Zn, Li, Al, Na o K.

4. El método de la reivindicación 1, en el cual el al menos un compuesto organometálico comprende triisobutilaluminio, tripropilaluminio, tributilaluminio, dimetilcloroaluminio, dimetilisobutilaluminio, dimetiletilaluminio, dietilcloroaluminio, triisopropilaluminio, tri-s-butilaluminio, triciclopentilaluminio, tripentilaluminio, triisopentilaluminio, trihexilaluminio, etildimetilaluminio, metildietilaluminio, trifenilaluminio, tri-p-tolilaluminio, metóxido de dimetilaluminio, etóxido de dimetilaluminio, metil-litio, butil-litio, di-n-propilcinc, di-n-butilcinc, dietilcinc, trimetilboro, trietilboro, triisobutilboro, tripropil

boro, tributilboro, o mixturas de los mismos.

5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el al menos un compuesto organometálico presente en el lecho de siembra varía desde 25 a 250 ppm en peso basado en el peso total del lecho de siembra.

6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el hidrocarburo comprende isopentano.

7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el lecho de siembra se pone en

contacto ulteriormente con al menos un aditivo de continuidad, en donde el aditivo de continuidad comprende una 35 sal metálica carboxilato, una composición de mezcla que contiene amina (s) , o mixturas de las mismas.

8. El método de la reivindicación 7, en el cual la sal metálica carboxilato es un estearato metálico seleccionado de estearato de aluminio y diestearato de aluminio.

9. El método de la reivindicación 7 ó 8, en el cual el al menos un aditivo de continuidad presente en el lecho de siembra varía desde 20 a 40 ppm en peso basado en el peso total del lecho de siembra.

10. Un método que comprende poner en contacto el lecho de siembra de acuerdo con una cualquiera de las

reivindicaciones anteriores con un sistema catalítico y uno o más monómeros olefínicos para producir una reacción 45 de polimerización en al menos un reactor a fin de producir un producto poliolefínico.

11. El método de la reivindicación 10, en el cual los monómeros olefínicos comprenden etileno y uno o más monómeros de alfa-olefinas C3-C18.

12. El método de la reivindicación 10 ó 11, en el cual el método comprende adicionalmente poner en contacto el lecho de siembra, el sistema catalítico, y el uno o más monómeros olefínicos con hidrógeno.

13. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 10-12, en el cual el sistema catalítico comprende al menos

un catalizador de metaloceno. 55

14. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 10-13, en el cual el lecho de siembra está formado por partículas de polímero que están hechas de un sistema catalítico diferente y/o en condiciones de polimerización diferentes que las del producto poliolefínico.

15. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 10-13, en el cual el lecho de siembra está formado por partículas de polímero que están hechas del mismo sistema catalítico y/o en las mismas condiciones de polimerización que las del producto poliolefínico.

16. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 10-15, en el cual el lecho de siembra se somete a un paso 65 de purga con un gas inerte antes de la iniciación de la reacción de polimerización.

17. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 10-16, en el cual la reacción de polimerización se inicia en 25 minutos o menos después del contacto del lecho de siembra, el sistema catalítico, y el uno o más monómeros olefínicos.

18. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 10-17, en el cual la reacción de polimerización tiene lugar en presencia del lecho de siembra que tiene una concentración de agua de 7 ppm en volumen o mayor en la fase gaseosa del reactor de polimerización.