Reactor de polimerización que tiene proporción grande de longitud/diámetro.

Un reactor de bucle de polimerización cargado que comprende:

una zona de reacción de bucle definida por una pared generalmente cilíndrica que tiene un diámetro exterior nominal de al menos 22 pulgadas (56 cm),

en el que la longitud de la zona de reacción de bucle y el diámetro exterior nominal de la pared generalmente cilín 5 drica definen una proporción de longitud/diámetro de al menos 1000, una extracción continua para retirar de forma continua una suspensión de fluido a partir de dicha zona de reacción de bucle; y

una suspensión de fluido dispuesta en dicha zona de reacción de bucle, comprendiendo la suspensión al menos un reaccionante monomérico de olefina, partículas sólidas poliméricas de olefinas, y un diluyente líquido, en el que la concentración de las partículas sólidas poliméricas de olefina de la suspensión es mayor que 40 por ciento en peso, basado en el peso de las partículas poliméricas y el peso de diluyente líquido.

Reactor de polimerización que tiene proporción grande de longitud/diámetro.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a la polimerización de monómeros de olefina en un diluyente líquido.

Con frecuencia, las polimerizaciones por adición se llevan a cabo en un liquido que es un disolvente para el polímero resultante. Cuando los polímeros de etileno de alta densidad (lineales) llegaron por primera vez a estar comercialmente disponibles en la década de los 5, este fue el método usado. Pronto se descubrió que una manera más eficaz de producir dichos polímeros consistía en llevar a cabo la polimerización en condiciones de suspensión. De manera más específica, la técnica de polimerización de elección se convirtió en la polimerización en suspensión en continuo en un reactor de bucle de tubería, sacándose el producto por medio de unas patas de sedimentación que operaban bajo un principio discontinuo para recuperar el producto. Esta técnica gozó de éxito internacional dando lugar a la producción de miles de millones de libras de polímeros de etileno al año. Con este éxito surgió el deseo de construcción de un número más pequeño de reactores de gran tamaño en lugar de un número grande de reactores de pequeño tamaño para una capacidad de planta concreta.

No obstante, las patas de sedimentación, presentan dos problemas. En primer lugar, representan la imposición de una técnica "discontinua" sobre un proceso básico continuo. Cada vez que una pata de sedimentación alcanza la etapa en la que "descarga" o "quema" la suspensión polimérica acumulada, se provoca una interferencia con el flujo de suspensión en el reactor de bucle aguas arriba y en el sistema de recuperación aguas abajo. De igual forma, el mecanismo de válvulas esencial para sellar periódicamente las patas de sedimentación a partir del reactor aguas arriba y el sistema de recuperación aguas abajo, requieren mantenimiento frecuente debido a la dificultad para mantener un sellado estanco con las válvulas de gran diámetro que se necesitan para el sellado de las patas.

En segundo lugar, a medida que los reactores se hacen más grandes, las patas de sedimentación presentan problemas logísticos. Si se dobla el diámetro de una tubería, el volumen del reactor aumenta cuatro veces. No obstante, debido a los mecanismos de válvulas Implicados, el tamaño de las patas de sedimentación no se puede aumentar de manera sencilla. Además, el número de patas necesarias comienza a superar el espacio físico disponible.

A pesar de estas limitaciones, se han seguido utilizando patas de sedimentación en las cuales se forman polímeros de olefina en forma de suspensión en un diluyente líquido. Esto es porque, a diferencia de las polimerizaciones en suspensión en bloque (es decir, cuando el monómero es el diluyente) en las que se obtienen de forma rutinaria concentraciones de sólidos de más de un 6 por ciento, las suspensiones poliméricas en un diluyente están generalmente limitadas a no más de 37 a 4 por ciento en peso de sólidos. Además, se cree que las patas de sedimentación son necesarias para proporcionar un producto de suspensión final en la salida de las patas de sedimentación de más que un 37-4 por ciento. Esto es porque, como su nombre indica, tiene lugar la sedimentación en las patas para, de este modo, aumentar la concentración de sólidos de la suspensión que finalmente se recupera en forma de suspensión producto.

Otro factor que afecta a la cantidad máxima práctica de sólidos en el reactor es la velocidad de circulación, de manera que una velocidad más elevada para un diámetro de reactor concreto permite un mayor contenido de sólidos, debido a que un factor limitante en la operación es la obstrucción del reactor debida a la acumulación de polímero en el reactor.

Dos patentes pertinentes que abordan los reactores de bucle para polimerización en suspensión son la Patentes de EE.UU. Nos. 6.239.235 y 6.24.344. Estas patentes describen reactores de bucle y sus diámetros, longitudes, equipo y operación.

El documento US-A-22/111441 describe un aparato para separar de manera continua sólidos poliméricos de un medio líquido a partir de un reactor en suspensión; una parte de la suspensión se descarga a través de la válvula de descarga al interior de un primer tanque de vaporización instantánea, que tiene una cámara sellada de salida, y posteriormente se hace pasar la suspensión/sólidos poliméricos concentrados a un segundo tanque de vaporización Instantánea para retirar los diluyentes inertes y el monómero que no ha reaccionado. El documento WO-A-1/5842 describe un aparato para retirar de forma continua una suspensión concentrada de un reactor de bucle de tubería, en el que la tubería tiene un canal o hendidura que conduce a un apéndice hueco alargado para sacar la suspensión producto Intermedia de forma continua. El documento DE-A-198922 describe un método para la preparación continua de dispersiones poliméricas por medio de polimerización en emulsión por radicales acuosa, en el que el tamaño de gota de las gotas de monómero que se emulsionan en fase acuosa es < 2 pm.

Sumarlo de la invención

Un aspecto de la invención es un reactor de bucle de polimerización cargado que incluye una zona de reacción de bucle, una extracción continua, y una suspensión fluida dispuesta en la zona de reacción. Generalmente, una pared

cilindrica define la zona de reacción de bucle. La longitud de la zona de reacción de bucle y el diámetro exterior nominal, que es de al menos 22 pulgadas (56 cm), de la pared generalmente cilindrica definen una proporción de longitud/diámetro de al menos 1. La suspensión de fluido incluye al menos una reaccionante monomérico de olefina, partículas poliméricas de olefina sólidas, y un diluyente líquido. La concentración de las partículas 5 poliméricas de olefina sólidas en la suspensión es mayor que 4 % en peso, basado en el peso de las partículas poliméricas y el peso del diluyente líquido. Se proporciona extracción continua para retirar de forma continua la suspensión de fluido de la zona de reacción de bucle.

Otro aspecto de la invención es un reactor de bucle de polimerización que incluye una zona de reacción de bucle y una extracción continua. Generalmente, la pared cilindrica define la zona de reacción de bucle. La longitud de la 1 zona de reacción de bucle y el diámetro exterior nominal, que es de la menos 22 pulgadas (56 cm), de la pared generalmente cilindrica definen una proporción de longitud/diámetro mayor que 1. Se proporciona la extracción continua para retirar de forma continua una suspensión de fluido de la zona de reacción de bucle.

Otro aspecto de la invención es un proceso de polimerización que se lleva a cabo para polimerizar, en una zona de reacción de bucle de un reactor como se ha definido anteriormente, al menos un monómero de olefina en un 15 diluyente líquido para producir una suspensión de fluido que comprende el diluyente líquido y partículas poliméricas de olefina sólidas. Durante el proceso, la concentración de las partículas poliméricas de olefina sólidas en la suspensión se mantiene por encima de 4 % en peso, basado en el peso de las partículas poliméricas y el peso del diluyente líquido. Se retira el producto polimérico de olefina sólido de la zona de reacción por medio de retirada continua de la suspensión a partir de la zona de reacción.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos, formando parte de los mismos,

La Figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de un reactor de bucle y un sistema de recuperación de polímero;

La Figura 2 es un corte transversal a lo largo de la línea 2-2 de la Figura 1 que muestra el apéndice de extracción 25 continua;

La Figura 3 es una corte transversal a lo largo de la línea 3-3 de la Figura 2 que muestra una configuración de válvula de pistón en el conjunto de extracción continua;

La Figura 4 es un corte transversal de una ubicación tangencial para el conjunto de extracción continua;

La Figura 5 es una vista lateral de un codo de reactor de bucle que muestra por un lado la pata de sedimentación y 3 por otro, los conjuntos de extracción continua;

La Figura 6 es un corte transversal a través de la línea 6-6 de la Figura 5 que muestra la orientación de dos de los conjuntos de extracción continua;

La Figura 7 es una vista lateral que muestra otra orientación del conjunto de extracción continua;

La Figura 8 es una vista de un corte transversal de un mecanismo impulsor;

La Figura 9 es una vista esquemática que muestra otra configuración para los bucles, en la que los segmentos superiores... [Seguir leyendo]

1.- Un reactor de bucle de polimerización cargado que comprende:

una zona de reacción de bucle definida por una pared generalmente cilindrica que tiene un diámetro exterior nominal de al menos 22 pulgadas (56 cm), en el que la longitud de la zona de reacción de bucle y el diámetro exterior nominal de la pared generalmente cilindrica definen una proporción de longitud/diámetro de al menos 1,

una extracción continua para retirar de forma continua una suspensión de fluido a partir de dicha zona de reacción de bucle; y

una suspensión de fluido dispuesta en dicha zona de reacción de bucle, comprendiendo la suspensión al menos un reaccionante monomérico de olefina, partículas sólidas poliméricas de olefinas, y un diluyente líquido, en el que la concentración de las partículas sólidas poliméricas de olefina de la suspensión es mayor que 4 por ciento en peso, basado en el peso de las partículas poliméricas y el peso de diluyente líquido.

2.- El reactor de bucle de polimerización cargado de la reivindicación 1, que comprende un impulsor accionado por un motor, presentando el impulsor y la funda que rodea al impulsor un diámetro mayor que el diámetro general de pared cilindrica que forma el reactor.

3.- El reactor de bucle de polimerización cargado de la reivindicación 2, que comprende más que un impulsor en serie alrededor de la zona de reacción de bucle.

4.- El reactor de bucle de polimerización cargado de la reivindicación 1, en el que el diámetro exterior nominal es de 24 pulgadas (61 cm), 26 pulgadas (66 cm) o 28 pulgadas (71 cm).

5.- El reactor de bucle de polimerización cargado de la reivindicación 1, en el que la extracción continua se ubica para extraer suspensión de un estrato de la corriente que tiene una concentración media de sólidos más elevada.

6 - El reactor de bucle de polimerización cargado de la reivindicación 1, en el que la extracción continua comprende un cilindro de extracción, que se extiende a lo largo de una línea tangencial hasta una curvatura de un codo de la pared generalmente cilindrica en un punto justo anterior a donde la pared de la zona de reacción de bucle se gira hacia arriba, siendo la abertura de la pared de la zona de reacción elíptica hasta la superficie interior.

7.- El reactor de bucle de polimerización cargado de la reivindicación 1, en el que dicha zona de reactor de bucle tiene un volumen mayor que 3. galones (114 m3).

8.- Un proceso de polimerización que comprende:

proporcionar una zona de reacción de bucle definida por una pared generalmente cilindrica que tiene un diámetro exterior nominal de al menos 22 pulgadas (56 cm), en el que la longitud de la zona de reacción de bucle y el diámetro exterior nominal de la pared generalmente cilindrica definen una proporción de longitud/diámetro de al menos 1;

pollmerlzar, en la zona de reacción de bucle, al menos un monómero de olefina en un diluyente líquido para producir una suspensión de fluido que comprende un diluyente liquido y partículas sólidas poliméricas de poliolefina;

mantener la concentración de las partículas sólidas de poliolefina en la suspensión en la zona de reacción de bucle de más que 4 por ciento en peso, basado en el peso de las partículas de poliolefina y el peso de diluyente líquido; y

extraer de forma continua dicha suspensión que comprende el diluyente líquido extraído y partículas sólidas de poliolefina extraídas.

9.- Un proceso de polimerización de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la velocidad de la suspensión se mantiene suficientemente elevada para evitar la formación de sal o la deposición de sólidos a partir de la suspensión.

1.- Un proceso de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la extracción continua se ubica para extraer suspensión de un estrato de la corriente que tiene una concentración media de sólidos más elevada.

11Un reactor de bucle de polimerización que comprende:

una zona de reacción de bucle definida por una pared generalmente cilindrica que tiene un diámetro exterior nominal de al menos 22 pulgadas (56 cm), en el que la longitud de dicha zona de reacción de bucle y el diámetro exterior nominal de dicha pared generalmente cilindrica definen una proporción de longitud/diámetro mayor que 1, y

una extracción continua para retirar de forma continua una suspensión de fluido a partir de dicha zona de reacción de bucle.