Procedimiento para la desgasificación de polvo de polímero.

Un procedimiento para la producción de un polvo de polímero desgasificado,

procedimiento que comprende:

a) alimentar;

i) un monómero principal, y

ii) uno o más comonómeros alimentados en una cantidad de al menos 5.000 ppmp con relación a la velocidad de alimentación del monómero principal, y

iii) opcionalmente uno o más alcanos añadidos que tienen de 2 a 10 átomos de carbono, alimentados en una cantidad de al menos 1.000 ppmp con relación a la velocidad de alimentación del monómero principal;

a un reactor de polimerización en el que el monómero y los comonómeros reaccionan para formar un polímero que comprende hidrocarburos residuales que comprenden uno o más hidrocarburos que tienen de 3 a 10 átomos de carbono, y

b) hacer pasar el polímero a una etapa de desgasificación en la que se pone en contacto con un gas de purga para retirar al menos algo de los hidrocarburos residuales,

caracterizado porque:

1) la relación G/P en la etapa de desgasificación es superior a una relación G/P mínima, siendo G el caudal másico de gas de purga en la etapa de desgasificación y siendo P el rendimiento de polímero de la etapa de desgasificación, y

2) el gas de purga tiene una concentración de componente hidrocarbonado crítico que es inferior a una concentración máxima de dicho componente hidrocarbonado crítico en el gas de purga, siendo el componente hidrocarbonado crítico el componente hidrocarbonado más pesado seleccionado de (i), (ii) y (iii) alimentados en la etapa (a);

relación G/P mínima y concentración máxima de dicho componente hidrocarbonado crítico en el gas de purga que se han calculado basándose en el coeficiente de absorción, Kh, para el polvo de polímero que se va a desgasificar, y en donde la relación G/P mínima es 1,25*X, donde X ≥ 28/Mw/100* Kh * Ptot / Psat(T) y la concentración máxima de dicho componente hidrocarbonado crítico en el gas de purga es Y, donde Y ≥ 100*(Psat(T)/Ptot/Kh) * Z donde:

T es la temperatura del polvo de polímero en la salida de polímero de la etapa de desgasificación, Mw y Psat(T) son, respectivamente, el peso molecular y la presión de vapor saturado de hidrocarburos por encima del líquido a la temperatura T, del componente hidrocarbonado crítico,

Ptot es la presión medida por encima del polvo que se va a desgasificar en la columna de desgasificación, y Z es el contenido de hidrocarburos residuales máximo deseado del componente crítico en el polvo de polímero desgasificado,

y además en donde la relación G/P en la etapa de desgasificación está entre 1,25*X y 10*X y la concentración de dicho componente hidrocarbonado crítico en el gas de purga está entre 0,1*Y e Y.

Procedimiento para la desgasificación de polvo de polímero

La presente invención se refiere a procedimientos útiles para la producción de polvo de polímero, y en particular a procedimientos para la desgasificación de polvo de polímero.

Se conoce bien la producción de polvo de polímero mediante reacciones de polimerización de monómeros en presencia de catalizadores. Por ejemplo, se conocen y se ponen en práctica comercialmente de forma extendida procedimientos que usan tanto reactores de lecho fluidizado como reactores en fase de suspensión.

En la polimerización de olefinas en lecho fluidizado con gas, por ejemplo, la polimerización se efectúa en un reactor de lecho fluidizado en el que un lecho de partículas de polímero se mantiene en un estado fluidizado por medio de una corriente de gas ascendente que comprende el monómero de reacción gaseoso. Durante el transcurso de la polimerización, se genera polímero reciente mediante la polimerización catalítica del monómero, y el producto polimérico se extrae para mantener el lecho a un volumen más o menos constante. Un procedimiento ¡ndustrialmente favorable emplea una rejilla de fluidización para distribuir el gas de fluidización en el lecho, y para actuar como un soporte para el lecho cuando se corta el suministro de gas. El polímero producido se extrae generalmente del reactor a través de un conducto de descarga dispuesto en la porción inferior del reactor, cerca de la rejilla de fluidización.

En un procedimiento de polimerización en suspensión la polimerización se efectúa en un depósito agitado o, preferiblemente, un reactor de circuito continuo que comprende principalmente poliolefina, disolvente (diluyente) inerte y un catalizador para la polimerización. El producto polimérico se retira del reactor en la forma de una suspensión del diluyente de reacción.

El producto polimérico retirado del reactor puede contener monómeros sin reaccionar y otras especies hidrocarbonadas (por ejemplo, hidrógeno, etano, metano, propano, pentano, hexano, butano) y estos monómeros y otros hidrocarburos se deben retirar del producto polimérico ya que no hacer esto puede conducir a (a) niveles de hidrocarburos que aumentan hasta niveles explosivos en el equipo agua abajo o (b) restricciones medioambientales que se superan o (c) una calidad de producto inaceptable, p. ej. olores.

Una etapa que se usa típicamente para retirar monómeros y otros hidrocarburos residuales arrastrados es poner en contacto el polímero producido con un gas en un recipiente purgado, habitualmente un gas inerte, tal como nitrógeno, que fluye en contracorriente. Dicha etapa se puede denominar "purga" o "desgasificación".

Hay un número de patentes de la técnica anterior que describen métodos para la retirada de tales hidrocarburos de los productos de procedimientos en fase gaseosa y en suspensión que incluyen tal etapa, tales como US 4.372.758, EP 127253, EP 683176, EP 596434, US 5,376,742 y WO 25/3318.

US 4.372.758, por ejemplo, describe un procedimiento de desgasificación que usa un gas inerte tal como nitrógeno para la retirada de monómero gaseoso sin reaccionar del producto polimérico. El polímero sólido se transporta a la parte superior de un recipiente de purga por medio de un sistema de gas Inerte, una corriente de gas inerte se introduce en la parte inferior del recipiente de purga y el polímero sólido se pone en contacto en contracorriente con la corriente de gas inerte para retirar los monómeros gaseosos sin reaccionar del producto polimérico sólido. Los monómeros sin reaccionar se pueden mezclar a continuación con una corriente de gas inerte que a menudo se hace pasar a una antorcha para la eliminación o se pone en comunicación con la atmósfera.

EP 127253 describe un procedimiento para la retirada de monómeros residuales de copolímeros de etileno sometiendo el copolímero a una zona de presión reducida suficiente para desorber el monómero, barriendo el copolímero con gas reactor que está libre de gases inertes y reciclando el gas resultante que contiene el monómero desorbido a la zona de polimerización.

Un número de factores afecta a la velocidad a la que se retiran los monómeros residuales y otros componentes que puedan estar presentes. US 4.372.758 describe un número de éstos, incluyendo la temperatura y la presión en el recipiente de purga, el tamaño y la morfología de las partículas de resina, la concentración de monómero en la resina, la composición del gas de purga (contenido de monómero) y el caudal del gas de purga, pero también hay otros. Estos factores determinan el tiempo de permanencia requerido en el recipiente de purga a fin de que el nivel de monómero residual en el polímero se reduzca hasta niveles seguros antes del tratamiento adicional aguas abajo, pero aunque los requisitos se puedan determinar experimentalmente o por la experiencia de procedimientos anteriores para cualquier polímero particular, generalmente las relaciones son complejas.

Otro documento relacionado con la desgasificación es WO 28/15228, que describe un procedimiento para realizar el acabado de poliolefinas producidas mediante polimerización catalítica en fase gaseosa de una o más a- olefinas en presencia de un diluyente de polimerización seleccionado de un alcano C3-C5, en el que los gránulos de

poliolefina descargados del reactor de fase gaseosa se someten a etapas de desgasificación primera y segunda.

En general, a pesar de lo anterior, todavía es difícil retirar todos los hidrocarburos residuales de un modo económico. Así, aunque las velocidades del gas de purga, la pureza del gas de purga (nivel residual de hidrocarburos presente), la temperatura y los tiempos de permanencia en la etapa de desgasificación, en teoría, se pueden incrementar todos 5 para dar una retirada completa de hidrocarburos para cualquier polímero particular, los costes asociados con tales etapas suponen que sea típico que pequeñas cantidades de hidrocarburos permanezcan en el polímero incluso después de la desgasificación; los silos de almacenamiento de producto aguas abajo normalmente se purgan para evitar la acumulación de vapores de hidrocarburo desorbidos procedentes del polímero almacenado.

Además, durante el funcionamiento de un procedimiento de polimerización comercial, es típico producir una 1 secuencia de diferentes polímeros mediante variación de las condiciones de reacción, tales como la temperatura o el comonómero usado con el tiempo, siendo esto una llamada "campaña de polimerización". Aunque los diseños de desgasificación pueden estar bien optimizados para algunos productos poliméricos que se podrían elaborar, los procedimientos de desgasificación a menudo son inflexibles en el funcionamiento para la desgasificación de otros productos poliméricos, confiando más o menos en la posterior purga de almacenamiento para gestionar los 15 hidrocarburos residuales en lugar de una variación en las condiciones de desgasificación.

Más recientemente, WO 28/24517 ha descrito un método y un aparato para manejar el contenido orgánico volátil de poliolefinas. En esta divulgación, se describe un modelo de columna de purga que se basa en la teoría de transferencia de masa, y que se usa para controlar el procedimiento de desgasificación de modo que las velocidades de purga se puedan variar dependiendo del polímero que se va a desgasificar.

Sin embargo, se ha encontrado que los modelos basados en la teoría de transferencia de masa no representan exactamente el procedimiento de desgasificación. En particular, se ha encontrado experimentalmente que las velocidades de difusión reales entre el sólido y las fases gaseosas no son las mismas que las usadas para un modelo de transferencia de masa como el descrito en WO 28/24517, lo que reduce la precisión de tales modelos. Además, se ha encontrado que se puede obtener una representación más precisa del procedimiento de 25 desgasificación basándose en parámetros de equilibrio, y en particular basándose en el coeficiente de absorción, Kh, para el polvo de polímero que se va a desgasificar, que se puede determinar por sí mismo experimentalmente, significando así que el procedimiento de desgasificación se puede diseñar o poner en funcionamiento basándose en parámetros representativos derivados experimentalmente.

Además, se ha encontrado que el valor de Kh, para un polvo de polímero particular, es casi independiente de la 3 temperatura del sistema, T, y del hidrocarburo estudiado a lo largo del intervalo de interés para una gran mayoría de ciertas reacciones de polimerización. Debido a esto, un procedimiento de desgasificación se puede controlar de forma precisa y segura basándose en Kh y la identidad de un "componente hidrocarbonado... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la producción de un polvo de polímero desgasificado, procedimiento que comprende:

a) alimentar;

1) un monómero principal, y

¡i) uno o más comonómeros alimentados en una cantidad de al menos 5. ppmp con relación a la velocidad de

alimentación del monómero principal, y

iii) opcionalmente uno o más aléanos añadidos que tienen de 2 a 1 átomos de carbono, alimentados en una cantidad de al menos 1. ppmp con relación a la velocidad de alimentación del monómero principal;

a un reactor de polimerización en el que el monómero y los comonómeros reaccionan para formar un polímero que 1 comprende hidrocarburos residuales que comprenden uno o más hidrocarburos que tienen de 3 a 1 átomos de carbono, y

b) hacer pasar el polímero a una etapa de desgasificación en la que se pone en contacto con un gas de purga para retirar al menos algo de los hidrocarburos residuales,

caracterizado porque:

1) la relación G/P en la etapa de desgasificación es superior a una relación G/P mínima, siendo G el caudal másico

de gas de purga en la etapa de desgasificación y siendo P el rendimiento de polímero de la etapa de desgasificación, y

2) el gas de purga tiene una concentración de componente hidrocarbonado crítico que es inferior a una concentración máxima de dicho componente hidrocarbonado crítico en el gas de purga, siendo el componente

hidrocarbonado crítico el componente hidrocarbonado más pesado seleccionado de (i), (ii) y (iii) alimentados en la etapa (a);

relación G/P mínima y concentración máxima de dicho componente hidrocarbonado crítico en el gas de purga que se han calculado basándose en el coeficiente de absorción, Kh, para el polvo de polímero que se va a desgasificar, y en donde la relación G/P mínima es 1,25*X, donde X = 28/Mw/1* Kh * Ptot / Psat(T) y la concentración máxima de 25 dicho componente hidrocarbonado crítico en el gas de purga es Y, donde Y = 1*(Psat(T)/Ptot/Kh) * Z

donde:

T es la temperatura del polvo de polímero en la salida de polímero de la etapa de desgasificación,

Mw y Psat(T) son, respectivamente, el peso molecular y la presión de vapor saturado de hidrocarburos por encima del líquido a la temperatura T, del componente hidrocarbonado crítico,

Ptot es la presión medida por encima del polvo que se va a desgasificar en la columna de desgasificación, y

Z es el contenido de hidrocarburos residuales máximo deseado del componente crítico en el polvo de polímero desgasificado,

y además en donde la relación G/P en la etapa de desgasificación está entre 1,25*X y 1*X y la concentración de dicho componente hidrocarbonado crítico en el gas de purga está entre ,1 *Y e Y.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el polímero formado en la etapa (a) comprende

hidrocarburos residuales en una cantidad de ,2 a 25% en peso de dichos uno o más hidrocarburos que tienen de 3 a 1 átomos de carbono.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la relación G/P en la etapa de desgasificación está entre 1,25*Xy 2,5*X.

4. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la temperatura del polvo

de polímero, T, en la etapa de desgasificación está en el intervalo 5 - 11°C.

5. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la presión, Ptot, en la

etapa de desgasificación está en el intervalo de 1 a 2 kPa.

6. Un procedimiento para la producción de un polvo de polímero desgasificado, procedimiento que comprende

a) alimentar;

i) a monómero principal, y

ii) uno o más comonómeros alimentados en una cantidad de al menos 5. partes por millón en peso (ppmp) con relación a la velocidad de alimentación del monómero principal, y

iii) opcionalmente uno o más alcanos añadidos que tienen de 2 a 1 átomos de carbono, alimentados en una cantidad de al menos 1. partes por millón en peso (ppmp) con relación a la velocidad de alimentación del monómero principal;

a un reactor de polimerización en el que el monómero y los comonómeros reaccionan para formar un polímero que comprende hidrocarburos residuales que comprenden uno o más hidrocarburos que tienen de 3 a 1 átomos de carbono;

b) hacer pasar el polímero a una primera etapa de desgasificación en la que, a una temperatura, Ti, en el intervalo de 5 a 11°C, se pone en contacto con un primer gas de purga para retirar al menos algo de los hidrocarburos

residuales como una primera fase gaseosa y dar un polímero con un contenido reducido de hidrocarburo residual, que se hace pasar a una segunda etapa de desgasificación,

c) en una segunda etapa de desgasificación, a una temperatura, T2, en el intervalo de 5 a 11°C, poner en contacto el polímero retirado de la primera etapa de desgasificación con un segundo gas de purga para producir un polvo de polímero desgasificado con una concentración de componente hidrocarbonado crítico menor de Zf ppmp y una

segunda fase gaseosa, caracterizado porque:

1) la primera fase gaseosa procedente de la primera etapa de desgasificación se trata para retirar hidrocarburos que tienen más de 3 átomos de carbono y dejar una tercera fase gaseosa que comprende predominantemente gas inerte e hidrocarburos que tienen 3 o menos átomos de carbono, al menos una porción de la cual se recicla a la primera etapa de desgasificación como al menos una porción del primer gas de purga,

2) la relación G/P en la primera etapa de desgasificación es mayor que la relación G/P en la segunda etapa de

desgasificación, y está entre 1,25*Xi y 1*Xi donde:

X, = 28/Mw/1* Kh * Ptotl / Psat(Ti),

3) la concentración del componente hidrocarbonado crítico en partes por millón en peso en el primer gas de purga es menor que Y1, donde:

Yi = 1*(Psat(Ti)/Ptotl/Kh) * 2,

oU

y

4) el segundo gas de purga es una gas inerte y/o la concentración del componente hidrocarbonado crítico en partes por millón en volumen en el segundo gas de purga es menor que Y2, donde Y2 = 1*(Psat(T2)/Ptot2/Kh) * Zf,

en donde:

G es el caudal másico del gas de purga en la etapa de desgasificación respectiva,

P es el rendimiento de polímero en la etapa de desgasificación respectiva,

Kh es el coeficiente de absorción para el polvo de polímero que se va a desgasificar,

siendo el "componente hidrocarbonado crítico" el componente hidrocarbonado más pesado seleccionado de (i), (ii) y (iii) alimentados en la etapa (a),

Mw, Psat(Ti) y Psat(T2) son, respectivamente, el peso molecular, la presión de vapor saturado de hidrocarburo por

encima del líquido a la temperatura Ti, y la presión de vapor saturado de hidrocarburo por encima del líquido a la temperatura T2, siendo todos del componente hidrocarbonado crítico, y

Ptotl y Ptot2 son, respectivamente, las presiones totales en las etapas de desgasificación primera y segunda,

y con la condición de que cuando el componente hidrocarbonado crítico tenga 6 o más átomos de carbono, pero también se alimenten a la reacción de la etapa (a) uno o más componentes seleccionados de (ii) y (iii) que tienen 4 o 5 átomos de carbono, entonces la segunda etapa de desgasificación se haga funcionar de modo que

I. el polvo de polímero desgasificado también tenga una concentración del componente hidrocarbonado más pesado seleccionado de los uno o más componentes seleccionados de (ii) y (iii) en la etapa (a) que tienen 4 o 5 átomos de carbono de menos de zf partes por millón en peso, y

II. que el segundo gas de purga sea un gas inerte y/o la concentración del componente hidrocarbonado más pesado seleccionado del uno o más componentes seleccionados de (ii) y (iii) en la etapa (a) que tiene 4 o 5 átomos de carbono en el segundo gas de purga sea menor de que y2, donde

y2 = 1*(psat(T2)/Ptot2/Kh) * zf,

donde psat(T2) es la presión de vapor saturado de hidrocarburo por encima del líquido a la temperatura T2, del componente hidrocarbonado más pesado seleccionado de los uno o más componentes seleccionados de (ii) y (iii) en la etapa (a) que tienen 4 o 5 átomos de carbono.

7. Un procedimiento según la reivindicación 6, en el que el polímero formado en la etapa (a) comprende hidrocarburos residuales en una cantidad de ,2 a 25% en peso de dichos uno o más hidrocarburos que tienen de 3 a 1 átomos de carbono.

8. Un procedimiento según la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el que la relación G/P en la primera etapa de desgasificación está entre 1,25*X y 2,5*X.

9. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la relación G/P en la primera etapa de desgasificación está entre 1,1 y 1 veces la G/P en la segunda etapa de desgasificación.

1. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que la etapa (a) comprende una o más etapas de retirada de producto y tratamiento de productos intermedios antes de la etapa o etapas de desgasificación de la presente invención.

11. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el polvo de polímero se retira de un reactor en el que se forma y se hace pasar a un depósito de expansión u otra etapa de despresurización, en el que la presión se reduce para retirar hidrocarburos gaseosos.

12. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, en el que el segundo gas de purga es gas inerte reciente, y lo más preferiblemente es nitrógeno.

13. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 12, en el que la primera fase gaseosa procedente de la primera etapa de desgasificación se trata para retirar hidrocarburos que tienen más de 3 átomos de carbono y dejar una tercera fase gaseosa que comprende predominantemente gas inerte e hidrocarburos que tienen 3 o menos átomos de carbono mediante el uso de separación a una temperatura de -4°C a °C y una presión de 1 a 4 bares usando un ventilador de baja presión y separación por refrigeración.

14. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el monómero principal es etileno o propileno.

15. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el comonómero es una olefina que tiene de 2 a 1 átomos de carbono, preferiblemente una olefina que tiene de 4 a 1 átomos de carbono.

16. Un procedimiento según la reivindicación 13, en el que el polvo de polímero es un polietileno o un polipropileno preparado polimerizando etileno y/o propileno con uno o más comonómeros C4 a C1.

17. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el comonómero se selecciona de 1-hexeno y 1-octeno.