Sistemas y métodos para fabricación de poliolefinas.

Un método para producir una poliolefina, comprendiendo el método:

determinar una temperatura óptima de operación para producir una poliolefina en un sistema de reactor delecho fluidizado; seleccionar un catalizador basado en óxido de cromo que ha sido reducido con etóxido dedietil-aluminio (DEAlE) basado en las propiedades deseadas de la poliolefina alcanzadas a la temperatura deoperación;

poner en contacto un monómero con el catalizador basado en óxido de cromo en el sistema de reactor delecho fluidizado;

enfriar una corriente de reciclo del sistema de reactor de lecho fluidizado a fin de mantener la temperaturaóptima de operación; y

alimentar oxígeno al sistema de reactor de lecho fluidizado para mantener en el sistema de reactor de lechofluidizado una cantidad eficaz de oxígeno necesaria para minimizar el ensuciamiento del sistema de reactorde lecho fluidizado;

en donde el catalizador es un óxido de cromo sobre sílice deshidratada,

en donde el oxígeno se alimenta al sistema de reactor de lecho fluidizado a una tasa equivalente a desdemás de 0 a menos de 0,05 partes por millón de oxígeno con relación a una tasa volumétrica del monómeroañadido al sistema de reactor de lecho fluidizado, y

en donde la temperatura óptima de operación es tal que una temperatura máxima en el sistema de reactor delecho fluidizado es menor que aproximadamente 20ºC por debajo del punto de fusión de la poliolefina.

Sistemas y métodos para fabricación de poliolefinas.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a diversos métodos y sistemas para utilización de oxígeno en un sistema de reactor de polimerización de poliolefinas. En ciertas realizaciones, los métodos se llevan a cabo en conjunción con un sistema de reactor de polimerización tal como un sistema de reactor en fase gaseosa.

ANTECEDENTES

El proceso de fase gaseosa para producción de poliolefinas tales como polietileno, un alqueno gaseoso (v.g., etileno) , hidrógeno, opcionalmente un comonómero y otras materias primas se convierten en producto poliolefínico. Generalmente, los reactores de fase gaseosa incluyen un reactor de lecho fluidizado, un compresor, y un refrigerante (cambiador de calor) . La reacción se mantiene en un lecho fluidizado bifásico de polietileno granular y sustancias reaccionantes gaseosas por el gas de fluidización que se hace pasar a través de una placa distribuidora situada cerca del fondo de la vasija del reactor. La vasija del reactor está construida normalmente de acero al carbono y tarada para operación a presiones de hasta aproximadamente 31 bares (o aproximadamente 3, 1 MPa) . El catalizador se inyecta en el lecho fluidizado. El calor de reacción se transfiere a la corriente de gas circulante. Esta corriente de gas se comprime y se enfría en la línea de reciclo externa y se reintroduce luego en el fondo del reactor, donde aquélla entra por una placa distribuidora. Se añaden corrientes de alimentación de reposición para mantener las concentraciones deseadas de las sustancias reaccionantes a fin de proporcionar un proceso de polimerización continuo.

La operación de la mayoría de los sistemas de reactor depende críticamente de una mezcladura satisfactoria para condiciones uniformes del reactor, eliminación del calor, y rendimiento eficaz del catalizador. El proceso tiene que ser controlable, y capaz de una tasa de producción alta. En general, cuanto mayor es la temperatura de operación, tanto mayor es la capacidad para alcanzar una tasa de producción elevada. Sin embargo, a medida que la temperatura se aproxima a y sobrepasa el punto de fusión del producto poliolefínico, las partículas de poliolefina se vuelven adhesivas y se funden. El suceso inmediatamente siguiente es una interacción de fuerzas que da como resultado que las partículas se aglomeren con partículas adyacentes. El resultado neto es la formación de capas de polímero fusionadas a lo largo de la pared de la vasija y a lo largo de otras partes del sistema de reactor. Los ciclos progresivos en este proceso pueden dar finalmente como resultado el crecimiento de la hoja y su caída en el lecho fluido. Estas hojas interrumpen la fluidización, la circulación del gas y la retirada del producto del reactor, exigiendo una parada del reactor para su extracción.

Análogamente, la acumulación de resina en el refrigerante da como resultado una eficiencia de refrigeración progresivamente decreciente, lo que puede conducir finalmente a temperaturas de operación elevadas y a los problemas mencionados anteriormente. Por razones no totalmente conocidas, se ha encontrado que el uso de ciertos catalizadores crea acumulaciones de resina en el sistema, particularmente en el refrigerante.

La selección del catalizador afecta también notablemente al proceso global. Entre los catalizadores disponibles para la polimerización de poliolefinas se encuentran catalizadores que contienen cromo, tales como los sistemas de catalizador basados en óxido de cromo. Tales catalizadores han sido utilizados y son importantes, especialmente para la producción de polietileno de alta densidad. En particular, estos catalizadores son especialmente importantes, por ejemplo, en aplicaciones de moldeo por soplado, film, y tubos. (Véanse, v.g. las Patentes U.S. Núms. 4.739.015, 5.244.987, 5.385.991, 6.022.933, 6.429.269, 6.891.001, 6.936.666, y 6.989.344, y EP 0 927 724 B1. Véanse también las Patentes U.S. Núms. 5.410.002, 5.844.054, 6.180.729, 6.664.352, la Publicación de las Solicitudes de Patente U.S. Núms. 2005/0054790 y 2005/0267269, y las Solicitudes de Patente Chinas Núms. CN96111424.X y CN97106144.0.) Otras referencias de antecedentes incluyen WO 2006/107373 y WO 2001/49751.

De acuerdo con lo anterior, sería deseable proporcionar un proceso de polimerización mejorado que utilice catalizadores que contienen cromo y otros materiales tales como, por ejemplo, oxígeno y compuestos orgánicos de aluminio.

SUMARIO

La presente invención está dirigida en general a diversos métodos y sistemas para producción de poliolefinas tales como polietileno. En ciertas realizaciones, los métodos se llevan a cabo en conjunción con un sistema de reactor de polimerización tal como un sistema de reactor en fase gaseosa. La invención está dirigida también en general a diversos sistemas en los cuales puede producirse ensuciamiento.

La invención proporciona un método para producción de una poliolefina, comprendiendo el método: determinar una temperatura óptima de operación para producir una poliolefina en un sistema de reactor de lecho fluidizado; seleccionar un catalizador basado en óxido de cromo que ha sido reducido con etóxido de dietil-aluminio (DEAlE) basado en propiedades deseadas de la poliolefina alcanzadas a la temperatura de operación; poner en contacto un monómero con el catalizador basado en óxido de cromo en el sistema de reactor de lecho fluidizado; enfriar una corriente de reciclo del sistema de reactor de lecho fluidizado a fin de mantener la temperatura óptima de operación; y alimentar oxígeno al sistema de reactor de lecho fluidizado para mantener en el sistema de reactor de lecho fluidizado una cantidad efectiva de oxígeno necesaria para minimizar el ensuciamiento en el sistema de reactor de lecho fluidizado, en donde el catalizador es un óxido de cromo sobre sílice deshidratada, en donde el oxígeno se alimenta al sistema de reactor de lecho fluidizado a una tasa equivalente que varía desde mayor que 0 a menor que 0, 05 partes por millón de oxígeno con relación a la tasa volumétrica del monómero añadida al sistema de reactor de lecho fluidizado, y en donde la temperatura óptima de operación es tal que una temperatura máxima del sistema de reactor de lecho fluidizado es menos de 20ºC inferior al punto de fusión de la poliolefina.

En un aspecto adicional, la invención proporciona un sistema de reactor de lecho fluidizado para producir una poliolefina, comprendiendo el sistema de reactor de lecho fluidizado: una vasija de reactor que contiene en ella un catalizador basado en óxido de cromo que ha sido reducido con etóxido de dietil-aluminio (DEAlE) ; una línea de alimentación de monómero para añadir un monómero al sistema de reactor; un medidor de flujo en la línea de alimentación de monómero; una línea de suministro de oxígeno para añadir oxígeno al sistema de reactor; y una unidad de proceso en comunicación con el medidor de flujo para controlar la tasa de alimentación del oxígeno basada en una señal proporcionada por el medidor de flujo, en donde el oxígeno se alimenta al sistema de reactor de lecho fluidizado a una tasa que va desde mayor que 0 hasta menos de 0, 05 partes por millón de oxígeno con relación a la tasa volumétrica del monómero añadida al sistema de reactor de lecho fluidizado, en donde el catalizador es un óxido de cromo sobre sílice deshidratada, y en donde el sistema de reactor opera de tal manera que la temperatura máxima en el sistema de reactor de lecho fluidizado es menos de aproximadamente 20ºC inferior al punto de fusión de la poliolefina.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es una representación esquemática de los métodos generales, sistemas y/o aparatos de ciertas realizaciones de la invención que ilustran la implementación en un sistema de reactor de polimerización de lecho fluidizado.

La Figura 2 es una representación esquemática de los métodos generales, sistemas y/o aparatos de ciertas realizaciones de la invención que ilustran la implementación en un sistema de reactor de polimerización en lecho fluidizado.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Antes de exponer y describir los presentes compuestos, componentes, composiciones, y/o métodos, debe quedar entendido que, a no ser que se indique otra cosa, esta invención no está limitada a compuestos, componentes, composiciones, sustancias reaccionantes, condiciones de reacción, ligandos y estructuras de metaloceno específicos, dado que los mismos pueden variar, a no ser que se especifique otra cosa. Debe entenderse también que la terminología utilizada en esta memoria tiene únicamente por objeto describir realizaciones particulares y no debe entenderse como... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir una poliolefina, comprendiendo el método:

determinar una temperatura óptima de operación para producir una poliolefina en un sistema de reactor de lecho fluidizado; seleccionar un catalizador basado en óxido de cromo que ha sido reducido con etóxido de dietil-aluminio (DEAlE) basado en las propiedades deseadas de la poliolefina alcanzadas a la temperatura de operación;

poner en contacto un monómero con el catalizador basado en óxido de cromo en el sistema de reactor de lecho fluidizado;

enfriar una corriente de reciclo del sistema de reactor de lecho fluidizado a fin de mantener la temperatura óptima de operación; y

alimentar oxígeno al sistema de reactor de lecho fluidizado para mantener en el sistema de reactor de lecho fluidizado una cantidad eficaz de oxígeno necesaria para minimizar el ensuciamiento del sistema de reactor de lecho fluidizado;

en donde el catalizador es un óxido de cromo sobre sílice deshidratada,

en donde el oxígeno se alimenta al sistema de reactor de lecho fluidizado a una tasa equivalente a desde más de 0 a menos de 0, 05 partes por millón de oxígeno con relación a una tasa volumétrica del monómero añadido al sistema de reactor de lecho fluidizado, y

en donde la temperatura óptima de operación es tal que una temperatura máxima en el sistema de reactor de lecho fluidizado es menor que aproximadamente 20ºC por debajo del punto de fusión de la poliolefina.

2. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la temperara óptima de operación es tal que la temperatura máxima en el sistema de reactor de lecho fluidizado es menor que aproximadamente 15ºC por debajo del punto de fusión de la poliolefina.

3. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el oxígeno se alimenta a una corriente de reciclo del sistema de reactor de lecho fluidizado entre una vasija de reacción del mismo y un cambiador de calor del mismo.

4. El método expuesto en una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el oxígeno se alimenta a una corriente de reciclo del sistema de reactor de lecho fluidizado entre un compresor del mismo y un cambiador de calor del mismo.

5. El método indicado en una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el cual el oxígeno se alimenta a una corriente de reciclo del sistema de reactor de lecho fluidizado entre un compresor del mismo y una vasija de reacción del mismo.

6. El método expuesto en una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el cual el oxígeno se alimenta a una corriente de reciclo del sistema de reactor de lecho fluidizado aguas arriba de una vasija de reacción del mismo.

7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el cual la ratio molar de DEAlE/Cr en el catalizador es menor que aproximadamente 10/1.

8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el cual la ratio molar de DEAlE/Cr en el catalizador es desde aproximadamente 0, 1 a aproximadamente 10.

9. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el cual el polímero es polietileno.

10. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el cual el reactor puede hacerse trabajar al menos durante 3 meses sin requerir apertura del sistema de reactor para limpieza.

11. Un sistema de reactor de lecho fluidizado para producir una poliolefina, comprendiendo el sistema de reactor de lecho fluidizado:

una vasija de reactor que tiene en ella un catalizador basado en óxido de cromo que ha sido reducido con etóxido de dietil-aluminio (DEAlE) ;

una línea de alimentación de monómero para añadir un monómero al sistema de reactor; un medidor de flujo en la línea de alimentación de monómero;

una línea de suministro de oxígeno para añadir oxígeno al sistema de reactor; y

una unidad de proceso en comunicación con el medidor de flujo para controlar la tasa de alimentación del oxígeno basada en una señal suministrada por el medidor de flujo,

en donde el oxígeno se alimenta al sistema de reactor de lecho fluidizado a una tasa que va desde mayor que 0 a menor que 0, 05 partes por millón de oxígeno con relación a la tasa volumétrica del monómero añadida al sistema de reactor de lecho fluidizado,

en donde el catalizador es un óxido de cromo sobre sílice deshidratada,

y en donde el sistema de reactor se conduce de tal manera que la temperatura máxima en el sistema de reactor de lecho fluidizado es menor que aproximadamente 20ºC por debajo del punto de fusión de la poliolefina.

12. El sistema de reactor de lecho fluidizado expuesto en la reivindicación 11, en el cual el oxígeno se alimenta al sistema de reactor aguas arriba de la vasija del reactor.

13. El sistema de reactor de lecho fluidizado expuesto en una cualquiera de las reivindicaciones 11 ó 12, que comprende adicionalmente un cambiador de calor, en el cual el oxígeno se alimenta al sistema de reactor aguas arriba del cambiador de calor.

14. El sistema de reactor de lecho fluidizado expuesto en una cualquiera de las reivindicaciones 11-12, que comprende adicionalmente un cambiador de calor y un compresor, en el cual el oxígeno se alimenta al sistema de reactor entre el cambiador de calor y el compresor.

15. El sistema de reactor de lecho fluidizado expuesto en una cualquiera de las reivindicaciones 11-14, en el cual el monómero es etileno.

16. El sistema de reactor de lecho fluidizado expuesto en una cualquiera de las reivindicaciones 11-15, en el cual el reactor puede hacerse operar al menos durante 3 meses sin requerir apertura del sistema de reactor para limpieza.