Método para la polimerización en fase gaseosa.

Un método para producir un polímero en un reactor de polimerización en fase gaseosa,

con al menos una boquilla de inyección de catalizador, comprendiendo dicho método:

proporcionar una boquilla de inyección de catalizador (200) que comprende:

un tubo exterior (202) con un extremo abierto;

una punta de la boquilla (212) con un diámetro conectado al extremo abierto del tubo exterior;

un orificio (211) conectado a la punta de la boquilla en el interior del tubo exterior;

una zona de mezclamiento interna (220) conectada al orificio en el interior del tubo exterior;

un tubo interior (204) que reside dentro del tubo exterior que además comprende un extremo abierto conectado a la zona de mezclamiento interna;

alimentar al menos un monómero en el reactor de polimerización en fase gaseosa, inyectar al menos un catalizador líquido con un gas de pulverización a través de al menos una boquilla de inyección de catalizador (200) al reactor de polimerización, en donde el tubo exterior (202) lleva el gas de pulverización y el tubo interior (204) lleva el catalizador líquido, en donde la relación de flujo de gas de pulverización a alimentación de catalizador líquido es de 0,05 a 10,

donde la inyección de al menos un catalizador líquido en las condiciones de polimerización en fase gaseosa inicia una reacción de polimerización con al menos un monómero,

donde el al menos un catalizador líquido se selecciona del grupo que comprende un catalizador líquido, un catalizador basado en suspensión, y una combinación de los mismos; y

en donde están optimizadas la longitud de la zona de mezclamiento interna (220) a lo largo de un canal de flujo y la distancia entre el extremo próximo del tubo interior (204) y el principio del orificio (211), de modo que no se forma un régimen de flujo de dos fases uniforme, en estado estacionario, entre el gas de pulverización y al menos una alimentación de catalizador líquido en la zona de mezclamiento interna (220) con dicha relación de flujo de gas de pulverización a alimentación de catalizador líquido de 0,05 a 10.

Método para la polimerización en fase gaseosa Campo de la invención La presente invención se refiere a métodos de producción de polímeros con una distribución específica del tamaño de partículas. Las realizaciones también se refieren a composiciones que contienen polímeros producidos por los métodos descritos.

Antecedentes Los catalizadores en forma líquida se han usado para producir polímeros para controlar propiedades tales como la distribución del tamaño de partículas y la fluidez. Los ejemplos de catalizadores líquidos incluyen, pero no se limitan a catalizadores metalocenos y catalizadores Ziegler-Natta. Otros catalizadores líquidos incluyen catalizadores que incorporan metales de transición - metales del grupo IV, V y VI - que tienen al menos un ligando unido por enlace Ï?.

Los catalizadores se inyectan como una alimentación líquida en una reacción de polimerización para obtener un mejor control de la reacción, optimizar la termodinámica de la reacción y controlar la distribución del tamaño de partículas (DTP) de los polímeros. La DTP afecta a las propiedades del polímero tales como características de flujo de las partículas de polímero, la carga de negro de humo de los polímeros, la capacidad de purgar las partículas de polímero, el grado de segregación en el empaquetamiento del polímero, la cantidad de material de desecho generada, y la consistencia general del polímero. Además, las colas de producción, las partículas finas y demasiado grandes, representan material desperdiciado en la producción de los polímeros.

El tamaño de partículas tradicionalmente se ha controlado por métodos mecánicos tales como el tamizado. Estos métodos en general se llevan a cabo después de haber retirado los polímeros del reactor de polimerización.

La patente de EE.UU. nº 5.317.036 (Brady, III, et al.) describe la polimerización en fase gaseosa de olefinas usando catalizadores líquidos. La patente de EE.UU. nº 5.693.727 (Goode, et al.) describe el control de la DTP mediante la pulverización de catalizadores líquidos en una zona que es pobre en partículas de polímero.

El documento WO-A-98/37101 describe el uso de una boquilla efervescente para suministrar catalizador líquido a un sistema de polimerización en fase gaseosa.

El documento GB-A-2.274.110 describe un sistema para suministrar un catalizador en polvo a un reactor de polimerización en fase gaseosa.

El documento WO-A-02/087776 describe una boquilla para dispositivos distribuidores de una sustancia líquida de crecimiento de gránulos en granuladores de lecho fluido.

El documento US-A-5.037.616 describe un dispositivo para inyección de una materia prima hidrocarbonada en un reactor de craqueo catalítico.

El documento JP 61207402 describe una operación larga estable de la polimerización en fase de vapor de una olefina, mezclando una suspensión formada por dispersión de un componente catalizador sólido en un medio hidrocarbonado inerte con un vehículo gaseoso, e inyectando la mezcla resultante en un tanque de polimerización en condiciones especificadas.

Los procedimientos descritos previamente controlan el tamaño de partículas permitiendo un periodo de tiempo corto para que las gotas del catalizador líquido se dispersen en la fase gaseosa antes de ponerse en contacto con el lecho de fluidización de polímero, usando un gas de purga para desviar las partículas de polímero de la corriente de catalizador de entrada.

Resumen Se describe un método para producir un polímero en un reactor de polimerización en fase gaseosa con al menos una boquilla de inyección de catalizador, comprendiendo dicho método:

proporcionar una boquilla de inyección de catalizador (200) que comprende:

un tubo exterior (202) con un extremo abierto;

una punta de la boquilla (212) con un diámetro conectado al extremo abierto del tubo exterior;

un orificio (211) conectado a la punta de la boquilla en el interior del tubo exterior;

una zona de mezclamiento interna (220) conectada al orificio en el interior del tubo exterior;

un tubo interior (204) que reside dentro del tubo exterior que además comprende un extremo abierto conectado a la

zona de mezclamiento interna;

alimentar al menos un monómero en el reactor de polimerización de fase gaseosa, inyectar al menos un catalizador líquido con un gas de pulverización a través de al menos una boquilla de inyección de catalizador (200) al reactor de polimerización, en donde el tubo exterior (202) lleva el gas de pulverización y el tubo interior (204) lleva el catalizador líquido, en donde la relación de flujo de gas de pulverización a alimentación de catalizador líquido es de 0, 05 a 10, donde la inyección de al menos un catalizador líquido en las condiciones de polimerización en fase gaseosa inicia una reacción de polimerización con al menos un monómero, donde el al menos un catalizador líquido se selecciona del grupo que comprende un catalizador líquido, un catalizador basado en suspensión, y una combinación de los mismos; y en donde están optimizadas la longitud de la zona de mezclamiento interna (220) a lo largo de un canal de flujo y la distancia entre el extremo próximo del tubo interior (204) y el principio del orificio (211) , de modo que no se forma un régimen de flujo de dos fases uniforme, en estado estacionario, entre el gas de pulverización y al menos una alimentación de catalizador líquido en la zona de mezclamiento interna (220) con dicha relación de flujo de gas de pulverización a alimentación de catalizador líquido de 0, 05 a 10.

Breve descripción de los dibujos El compendio anterior, así como la siguiente descripción detallada, se entenderán mejor cuando se lean conjuntamente con los dibujos adjuntos. Debe entenderse, no obstante, que la invención no está limitada a las disposiciones e instrumentalidades precisas mostradas. Los componentes en los dibujos no están necesariamente a escala, estando puesto el énfasis por el contrario en ilustrar con claridad los principios de la presente invención. Además, en los dibujos, los números de referencia similares designan partes correspondientes en todas las diversas vistas.

La figura 1 ilustra una polimerización simplificada con un sistema de inyección de catalizador líquido.

La figura 2 ilustra los diferentes elementos de una realización de la boquilla de inyección de catalizador.

La figura 3 ilustra patrones de pulverización obtenidos por diferentes boquillas de inyección de catalizador, incluyendo boquillas de las realizaciones.

La figura 4 ilustra un diagrama de flujo de un método de realización para producir uno o más polímeros.

La figura 5 es una gráfica que ilustra el cambio en el tipo de boquilla y las condiciones del procedimiento en la relación D del polímero resultante.

La figura 6 es una gráfica que ilustra el efecto del cambio en el tipo de boquilla y las condiciones del procedimiento en el tamaño medio de partículas (TMP) del polímero resultante.

La figura 7 es una gráfica que ilustra el efecto del cambio en el tipo de boquilla y las condiciones del procedimiento en D50 del polímero resultante.

La figura 8 es una gráfica que ilustra el efecto del cambio en el tipo de boquilla y las condiciones del procedimiento en la formación de aglomerado (Aglom.) en el polímero resultante.

Descripción detallada La siguiente discusión se presenta para permitir que una persona experta en la técnica haga y use las composiciones y métodos descritos. Los principios generales descritos se pueden aplicar a realizaciones y aplicaciones distintas de las detalladas, sin salirse del alcance de las composiciones y métodos descritos. Las composiciones y métodos descritos no se pretende que estén limitados a las realizaciones mostradas, sino que deben estar de acuerdo con el alcance más amplio en consonancia con los principios y características descritas.

Las boquillas de las realizaciones están diseñadas para producir un polímero con una distribución del tamaño de partículas sustancialmente estrecha en un reactor de polimerización en fase gaseosa en condiciones normales de procesamiento en fase gaseosa. Los métodos de realización usan las boquillas de la realización para producir un polímero con una distribución del tamaño de partículas sustancialmente estrecha en un reactor de polimerización en fase gaseosa. Las composiciones de polímeros de las realizaciones se hacen usando las boquillas de las realizaciones en un reactor de polimerización en fase gaseosa en condiciones de polimerización en fase gaseosa.

La expresión "distribución del tamaño de partículas" (DTP) se refiere... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir un polímero en un reactor de polimerización en fase gaseosa, con al menos una boquilla de inyección de catalizador, comprendiendo dicho método:

proporcionar una boquilla de inyección de catalizador (200) que comprende:

un tubo exterior (202) con un extremo abierto;

una punta de la boquilla (212) con un diámetro conectado al extremo abierto del tubo exterior;

un orificio (211) conectado a la punta de la boquilla en el interior del tubo exterior;

una zona de mezclamiento interna (220) conectada al orificio en el interior del tubo exterior;

un tubo interior (204) que reside dentro del tubo exterior que además comprende un extremo abierto 10 conectado a la zona de mezclamiento interna;

alimentar al menos un monómero en el reactor de polimerización en fase gaseosa, inyectar al menos un catalizador líquido con un gas de pulverización a través de al menos una boquilla de inyección de catalizador (200) al reactor de polimerización, en donde el tubo exterior (202) lleva el gas de pulverización y el tubo interior (204) lleva el catalizador líquido, en donde la relación de flujo de gas de pulverización a alimentación de catalizador líquido es de 0, 05 a 10, donde la inyección de al menos un catalizador líquido en las condiciones de polimerización en fase gaseosa inicia una reacción de polimerización con al menos un monómero, donde el al menos un catalizador líquido se selecciona del grupo que comprende un catalizador líquido, un catalizador basado en suspensión, y una combinación de los mismos; y en donde están optimizadas la longitud de la zona de mezclamiento interna (220) a lo largo de un canal de flujo y la distancia entre el extremo próximo del tubo interior (204) y el principio del orificio (211) , de modo que no se forma un régimen de flujo de dos fases uniforme, en estado estacionario, entre el gas de pulverización y al menos una alimentación de catalizador líquido en la zona de mezclamiento interna (220) con dicha relación de flujo de gas de pulverización a alimentación de catalizador líquido de 0, 05 a 10.

2. El método de la reivindicación 1, en donde la longitud axial del orificio al diámetro de la punta de la boquilla es de 500:1 a 0, 1:1.

3. El método de la reivindicación 1, donde una relación de caída de presión es de 1, 05:1 a 2:1.

4. El método de la reivindicación 1, donde la al menos una alimentación de catalizador líquido comprende al menos uno de un catalizador líquido y un catalizador basado en suspensión.

5. El método de la reivindicación 1, donde el gas de pulverización se selecciona del grupo que comprende nitrógeno, propileno, un gas noble, un líquido supercrítico, y combinaciones de los mismos.

6. El método de la reivindicación 1, donde el al menos un catalizador líquido se selecciona del grupo que comprende un catalizador de Ziegler-Natta y un catalizador metaloceno.

7. El método de la reivindicación 1, donde el gas de pulverización y al menos un catalizador líquido se inyectan con 35 una relación de 0, 05 a 10.

8. El método de la reivindicación 1, donde el al menos un monómero se selecciona del grupo que comprende αolefinas de C2 a C20 y dienos de C6 a C20.

9. El método de la reivindicación 8, donde los dienos se seleccionan del grupo que comprende ciclopentadieno, etiliden-norborneno, etiliden-norbornadieno, estireno, butadieno, y combinaciones de los mismos.

10. El método de la reivindicación 1, donde el método comprende además añadir uno o más auxiliares de aglomeración al reactor de polimerización.

11. El método de la reivindicación 10, donde el uno o más auxiliares de aglomeración es negro de humo.

12. El método de la reivindicación 11, donde la relación de negro de humo a polímero está en el intervalo de 2, 3

kilogramos a 15, 9 kilogramos (5 a 35 libras) de negro de humo por cien partes de polímero. 4.

13. El método de la reivindicación 1, en donde el polímero producido es una composición de polímero sustancialmente friable, donde la composición de polímero está desprovista de un soporte de catalizador y comprende una distribución media de tamaño de partículas de masa no filtradas de 1, 5 a 3, 5.

14. El método de la reivindicación 13, donde la composición de polímero tiene un peso molecular medio ponderado de 100.000 a 5.000.000 gramos por mol.

15. El método de la reivindicación 13, donde la composición de polímero comprende un interpolímero que comprende de 20 a 95 por ciento en peso de etileno o propileno, o combinaciones de los mismos, y desde una 5 cantidad mayor de 0 a 10 por ciento en peso de monómero dieno, basado en el peso total del polímero.

16. El método de la reivindicación 13, donde la composición de polímero comprende al menos uno de un polímero basado en etileno y un polímero basado en propileno.

17. El método de la reivindicación 13, donde la composición de polímero comprende un caucho EPDM.

18. El método de la reivindicación 13, donde la composición de polímero tiene una distribución del tamaño de 10 partículas no filtradas de 125 μm (micrómetros) a 12.700 μm (micrómetros) .