Expansión de etileno para refrigeración a baja temperatura en la recuperación de ventilación de polietileno.

Un proceso para la recuperación de hidrocarburos de un gas de ventilación de polimerización,

comprendiendo el proceso:

(a) reducir una presión de una corriente de etileno desde una presión mayor de o igual a 3,4 MPa hasta una presión menor de o igual a 1,4 MPa para formar una corriente de etileno de presión reducida;

(b) enfriar un gas de ventilación que comprende un monómero por medio de intercambio de calor con la corriente de etileno 10 de presión reducida para formar un primer condensado que comprende al menos una parte del monómero arrastrado en un primer gas ligero;

(c) recuperar el primer condensado y el primer gas ligero;

(d) separar el primer condensado del primer gas ligero;

(e) comprimir la corriente de etileno de presión reducida hasta una presión mayor de o igual a 2,4 MPa;

(f) pasar la corriente de etileno comprimido a un reactor de polimerización.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2011/043123.

Solicitante: UNIVATION TECHNOLOGIES LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 5555 SAN FELIPE SUITE 1950 HOUSTON, TX 77056 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: FORCE,RANDALL L, FISCHER,DONALD A.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D19/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › Desgasificación de líquidos.
  • B01J8/00 B01 […] › B01J PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS, QUIMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS (procedimientos o aparatos para usos específicos, ver las clases correspondientes a los procedimientos o al equipo, p. ej. F26B 3/08). › Procedimientos químicos o físicos en general, llevados a cabo en presencia de fluidos y partículas sólidas; Aparatos para tales procedimientos (procedimientos o dispositivos para la granulación de sustancias B01J 2/00; hornos F27B).
  • C08F10/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08F COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES QUE IMPLICAN UNICAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (producción de mezclas de hidrocarburos líquidos a partir de hidrocarburos de número reducido de átomos de carbono, p. ej. por oligomerización, C10G 50/00; Procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la síntesis de un compuesto químico dado o de una composición dada, o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P; polimerización por injerto de monómeros, que contienen uniones insaturadas carbono-carbono, sobre fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias D06M 14/00). › Homopolímeros y copolímeros de hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen solamente un enlace doble carbono-carbono.
  • C08F6/00 C08F […] › Tratamientos posteriores a la polimerización (C08F 8/00 tiene prioridad; de cauchos de dieno conjugado C08C).
  • C08J11/02 C08 […] › C08J PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS; TRATAMIENTO POSTERIOR NO CUBIERTO POR LAS SUBCLASES C08B, C08C, C08F, C08G o C08H (trabajo, p. ej. conformado, de plásticos B29). › C08J 11/00 Recuperación o tratamiento de residuos (tratamientos mecánicos B29B 17/00; procesos de polimerización en los que interviene una purificación o un reciclo de residuos polímeros o de sus productos de despolimerización C08B, C08C, C08F, C08G, C08H). › de solventes, plastificantes o monómeros que no han reaccionado.
  • F25J1/02 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F25 REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR; FABRICACION O ALMACENAMIENTO DEL HIELO; LICUEFACCION O SOLIDIFICACION DE GASES.F25J LICUEFACCION, SOLIDIFICACION O SEPARACION DE GASES O MEZCLAS GASEOSAS POR PRESION Y ENFRIAMIENTO (bombas criogénicas F04B 37/08; recipientes para almacenamiento de gas, gasómetros F17; llenado o descarga de recipientes con gases comprimidos, licuados o solidificados F17C; máquinas, instalaciones o sistemas de refrigeración F25B). › F25J 1/00 Procedimientos o aparatos de licuefacción o de solidificación de los gases o de las mezclas gaseosas. › requiriendo el empleo de refrigeración, p. ej. de helio, o hidrógeno.
  • F25J3/06 F25J […] › F25J 3/00 Procedimientos o aparatos para separar los constituyentes de las mezclas gaseosas implicando el empleo de una licuefacción o de una solidificación. › por condensación parcial (F25J 3/08 tiene prioridad; por rectificación F25J 3/02).
  • F25J3/08 F25J 3/00 […] › Separación de impurezas gaseosas de los gases o mezclas gaseosas (colectores refrigerados B01D 8/00).

PDF original: ES-2480293_T3.pdf

 

  • Fb
  • Twitter
  • G+
  • 📞

Fragmento de la descripción:

E11738097

DESCRIPCIÓN

Expansión de etileno para refrigeración a baja temperatura en la recuperación de ventilación de polietileno Campo de la invención En el presente documento se divulga una recuperación de gases de ventilación de poliolefinas que usa un sistema de refrigeración de etileno. En el presente documento también se describe un procedimiento y un sistema para el uso de la expansión de etileno para una refrigeración a baja temperatura en la recuperación de ventilación de un proceso con polietileno.

Antecedentes Las olefinas, tales como etileno, se pueden polimerizar poniéndolas en contacto en condiciones de polimerización con un catalizador para producir un polimérico granulado. Los polímeros granulados producidos contienen normalmente alcanos y alquenos líquidos o gaseosos residuales así como otros hidrocarburos. Estos hidrocarburos se deben retirar de la resina granulada por muchos motivos incluyendo, por ejemplo, el control de calidad del producto terminado final y motivos de seguridad. Además, se requiere la eliminación apropiada del hidrocarburo para cumplir con los estándares medioambientales con respecto a las emisiones de hidrocarburos.

Existen varias técnicas para retirar hidrocarburos volátiles de los polímeros. Por ejemplo, las patentes de los EE.UU. Nº 4.197.399, 3.594.356 y 3.450.183 divulgan un recipiente en columna (o cilíndrico recto) usado como purgador, denominado compartimento de purga de polímero, o compartimento de purga de producto. La patente de los EE.UU. Nº 4.372.758 divulga un proceso de desgasificación o purgado para retirar hidrocarburos, tales como alquenos, de polímeros de olefina sólidos. En general, el proceso de purgado comprende transportar el polímero sólido (por ejemplo, en forma granulada) a un compartimento de purga de polímero y poner en contacto el polímero en el compartimento de purga con una corriente de gas de purga inerte a contracorriente para retirar los vapores de hidrocarburos que se liberan del polímero. El nitrógeno es el usado más comúnmente como gas de purga inerte. Sin embargo, también es posible el uso de un gas rico en hidrocarburos ligeros para retirar los hidrocarburos más pesados en una primera fase y a continuación usar un gas inerte en una segunda fase para la tarea comparativamente fácil de retirar los hidrocarburos ligeros que permanecen en y alrededor de la resina después de la primera fase.

Típicamente, se utiliza un sistema de recuperación de ventilación para recuperar hidrocarburos, tales como un monómero de olefina, de la corriente de gas inerte de purga e hidrocarburos mezclados que salen del recipiente de purga. Los procedimientos existentes de recuperación de hidrocarburos en el gas de ventilación del proceso de polimerización incluyen: (a) compresión y condensación con al menos uno de agua o aire, refrigeración mecánica, y expansión de etileno, para enfriar hasta aproximadamente -10 º C; y (b) separación por medio de adsorción por cambio de presión (PSA) o membranas. En las plantas de polietileno en fase gas existentes, la opción (a) es la usada más comúnmente, sin embargo, también se puede usar una combinación de la (a) y la opción (b) .

En un sistema de compresión y condensación, tal como se describe en la patente de los EE.UU. Nº 5.391.656, se trata una corriente de ventilación de un compartimento de purga de polímero que contiene un gas inerte, tal como nitrógeno, y un monómero de olefina en una serie de etapas que incluyen: (a) enfriar hasta condensar una parte del 45 gas de ventilación de polimerización; (b) separar los líquidos condensados del gas ligero no condensable restante;

(c) comprimir el gas ligero no condensable; (d) enfriar la corriente comprimida para promover una condensación adicional; (e) separar adicionalmente los líquidos condensados del gas ligero no condensable restante; y (f) reciclar los líquidos condensados que contienen el monómero de olefina.

Los sistemas de recuperación de ventilación de compresión y enfriamiento convencionales que usan enfriamiento con agua o aire ambiental pueden recuperar la mayoría de los hidrocarburos más pesados, tales como buteno, isopentano, hexeno, hexano, y otros alcanos pesados y olefinas, contenidos en el gas de ventilación. Sin embargo, la cantidad de recuperación de hidrocarburo se ve limitada por el límite práctico sobre la temperatura de suministro al medio de enfriamiento ambiente. En consecuencia, típicamente, un sistema de recuperación de gas de ventilación 55 convencional recuperará sólo hasta un 50 % del monómero de etileno ventilado, lo que provoca una pérdida de hidrocarburo valioso y un incremento de la quema.

Además, el gas inerte, tal como nitrógeno, que permanece en el gas de ventilación de polimerización después de la separación del líquido condensado, aún puede contener cantidades significativas de hidrocarburos más pesados, excluyendo su reutilización como gas de purga o secado de resina. Para lograr una mayor recuperación de etileno y lograr una mayor calidad del gas recuperado, se puede requerir un procesamiento adicional.

Los sistemas de refrigeración, incluyendo la refrigeración mecánica y la expansión de olefina, también se pueden usar para el enfriamiento en la separación de gas de ventilación de polimerización. La refrigeración tiene ciertas 65 ventajas sobre el enfriamiento ambiente convencional. Por ejemplo, los sistemas de refrigeración pueden lograr una temperatura de condensación final por debajo de 0 º C, y por tanto, pueden ser más eficaces en la retirada de E11738097

hidrocarburo del gas de ventilación de polimerización.

La refrigeración mecánica usa un sistema de refrigeración de compresión para proporcionar un refrigerante, tal como salmuera enfriada o mezcla de glicoles, al área de recuperación de ventilación. Típicamente, las unidades de refrigeración mecánica (MRU) logran una temperatura de condensación de gas de ventilación de polimerización final de tan sólo de -10 a -20 º C, facilitando así la recuperación de hidrocarburo líquido adicional por medio de la condensación. Sin embargo, las MRU requieren altos costes de equipo y costes de funcionamiento de las unidades asociados con el incremento en el uso de energía y la manipulación de refrigerante. Además, las MRU pueden requerir la introducción de productos químicos nuevos y potencialmente tóxicos en el sitio, tales como halofluorocarburos, para la refrigeración por compresión de salmuera o glicol, lo que puede no ser deseable.

También se puede usar la expansión de olefina para la recuperación de gas de ventilación, en la que la condensación de hidrocarburos en un gas de ventilación de polimerización que contiene gases inertes no condensables, tales como nitrógeno, se lleva a cabo por medio de la expansión parcial de una olefina a alta presión.

La patente de los EE.UU. Nº 5.391.656 divulga un proceso de este tipo de "refrigeración libre", donde el etileno se expande parcialmente desde una presión alta, tal como aproximadamente 5, 52-6, 89 MPa (aproximadamente 8001000 psig) , hasta una presión menor requerida para suministrar la corriente del sistema de purificación de etileno corriente arriba de la unidad de polimerización, tal como una presión de aproximadamente 2, 41-2, 76 MPa (aproximadamente 350-400 psig) . De modo similar al funcionamiento de la MRU típica, en general, la expansión parcial de etileno puede lograr una temperatura de condensación final de -10 a -20 º C, suficiente para condensar un alto porcentaje del monómero de etileno contenido en el gas de ventilación del proceso. Sin embargo, aún puede permanecer una cantidad significativa de etileno en el gas de ventilación no condensado.

Por lo tanto, aún existe una necesidad de obtener un procedimiento y aparato mejorados para separar hidrocarburos 25 del gas de ventilación de polimerización que podrían: (a) recuperar y reutilizar más del monómero de olefina valioso;

(b) reducir la quema de hidrocarburos no recuperados; y (c) permitir la reutilización del gas de ventilación que contiene gases inertes, tales como nitrógeno, como medio de purga para el compartimento de purga de polímero.

Sumario En el presente documento se divulga un proceso para la recuperación de hidrocarburos de un gas de ventilación de polimerización. El proceso comprende: (a) reducir la presión de una corriente de etileno desde una presión mayor de o igual a 3, 4 MPa hasta una presión menor de o igual a aproximadamente 1, 4 MPa para formar una corriente de etileno de presión reducida; (b) enfriar un gas de ventilación que comprende un monómero por medio de intercambio de calor con la corriente de etileno de presión... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

E11738097

1. Un proceso para la recuperación de hidrocarburos de un gas de ventilación de polimerización, comprendiendo el proceso: 5

(a) reducir una presión de una corriente de etileno desde una presión mayor de o igual a 3, 4 MPa hasta una presión menor de o igual a 1, 4 MPa para formar una corriente de etileno de presión reducida;

(b) enfriar un gas de ventilación que comprende un monómero por medio de intercambio de calor con la corriente de etileno de presión reducida para formar un primer condensado que comprende al menos una parte del monómero arrastrado en un primer gas ligero;

(c) recuperar el primer condensado y el primer gas ligero; 15 (d) separar el primer condensado del primer gas ligero;

(e) comprimir la corriente de etileno de presión reducida hasta una presión mayor de o igual a 2, 4 MPa;

(f) pasar la corriente de etileno comprimido a un reactor de polimerización.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la presión de la corriente de etileno se reduce hasta 0, 9 MPa o menos.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la presión de la corriente de etileno se reduce hasta 25 0, 2 MPa o menos.

4. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además enfriar la corriente de etileno hasta una temperatura de 10 º C o menos antes de la etapa (a) .

5. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además enfriar la corriente de etileno comprimido a una temperatura de 10 º C o menor.

6. El he proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además enfriar el gas de

ventilación de polimerización por medio de intercambio de calor con la corriente de etileno de presión reducida que 35 resulta de la etapa (b) y/o el primer gas ligero de la etapa (d) .

7. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además pasar al menos una parte del primer gas ligero a un compartimento de purga de polímero.

8. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además: comprimir un gas de ventilación de polimerización; enfriar el gas de ventilación de polimerización comprimido para formar un segundo condensado arrastrado en un

segundo gas ligero; recuperar una mezcla de dos fases que contiene el segundo gas ligero y el segundo condensado; separar el segundo gas ligero y el segundo condensado; alimentar el segundo gas ligero como gas de ventilación para el enfriamiento de un gas de ventilación; recuperar el segundo condensado;

combinar el primero y segundo condensados; y alimentar el condensado combinado a un reactor de polimerización.

9. Un sistema para la recuperación de hidrocarburos de un gas de ventilación de polimerización, comprendiendo el sistema:

- un expansor de etileno;

- un primer sistema de recuperación de gas de ventilación en comunicación fluida con el expansor de etileno que 65 comprende:

E11738097

un intercambiador de calor en comunicación fluida con una línea de gas de ventilación y el expansor de etileno y configurado para proporcionar intercambio de calor entre un gas de ventilación entrante y el etileno del expansor de etileno, donde el etileno entrante desde el expansor de etileno se condensa en un primer condensado que comprende monómeros de etileno en un primer gas ligero;

un separador en comunicación fluida con el intercambiador de calor que tiene una entrada configurada para recibir el primer condensado, y configurada para separar el primer condensado del primer gas ligero; y un compresor en comunicación fluida con el separador que tiene una entrada configurada para recibir el primer gas 10 ligero del separador.

10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además un refrigerador en comunicación fluida con el compresor y configurado para enfriar el etileno comprimido hasta una temperatura de 10 º C o menor.

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, en el que el primer sistema de recuperación de gas de ventilación comprende además uno o más intercambiadores de calor configurados para enfriar un gas de ventilación de polimerización por medio de intercambio de calor con el etileno de presión reducida y/o el primer gas ligero.

12. El sistema de acuerdo con una cualquiera de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en el que el expansor de etileno comprende una turbina de expansor y a precompresor , en el que la turbina de expansor está conectada por un eje de accionamiento al precompresor para proporcionar una compresión adicional del etileno de presión reducida.

13. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que el compresor es un compresor 25 alternativo.


 

Patentes similares o relacionadas:

Proceso para reciclar disolvente usado en una reacción de polimerización basada en etileno, del 26 de Octubre de 2018, de Dow Global Technologies LLC: Un proceso para reciclar disolvente usado en un proceso de polimerización basado en etileno, excluyendo los procesos de polimerización a […]

Composiciones adhesivas poliolefínicas y métodos de preparación de las mismas, del 13 de Septiembre de 2018, de EXXONMOBIL CHEMICAL PATENTS INC.: Un método para producir un producto multimodal de polímeros que comprende: producir un primer polímero en un primer reactor, donde el […]

Procedimiento para reactor de polimerización en bucle, del 11 de Abril de 2018, de CHEVRON PHILLIPS CHEMICAL COMPANY LP: Un procedimiento para producir polímero en un reactor de bucle para suspensión continua que comprende: alimentar catalizador, monómero, y opcionalmente, […]

Polimerización de dienos, del 14 de Marzo de 2018, de EVONIK DEGUSSA GMBH: Procedimiento para la polimerización de un dieno, preferiblemente 1,3-butadieno o isopreno, que comprende las etapas a) reacción del dieno con peróxido […]

Procedimiento para la preparación de dispersiones acuosas de polímero, del 21 de Febrero de 2018, de BASF SE: Procedimiento para la preparación de dispersiones acuosas de polímero, cuyo polímero P se encuentra en distribución dispersa, caracterizado porque el polímero P de […]

Control del proceso de desgasificación del polímero, del 10 de Enero de 2018, de Ineos Europe AG: Proceso para operar un desgasificador de lecho fijo vertical que se alimenta continuamente con un polvo de polímero activo producido por un proceso de polimerización […]

Aparato y procedimiento de desvolatilización, del 10 de Mayo de 2017, de Dow Global Technologies LLC: Un aparato de desvolatilización que comprende: (a) una bomba para suministrar un material capaz de fluir presurizado que comprende al menos un polímero fundido […]

Procedimiento para el tratamiento continuo de soluciones de polímeros, del 12 de Abril de 2017, de LIST Technology AG: Procedimiento para el tratamiento continúo de soluciones de polímeros dentro de un mezclador-amasador , realizado como un evaporador y/o desgasificador, con una cámara […]