Método y sistema para reducir el ensuciamiento del reactor de polimerización.

Un método para operar un reactor de polimerización (10) que comprende los actos de:

hacer circular un monómero y un catalizador en un reactor (10);

polimerizar el monómero en el catalizador para formar una pluralidad de partículas poliméricas en el reactor (10);

analizar un conjunto de datos de operaciones del reactor que comprenden los datos de consumo de energía de una bomba que hace circular el monómero y el catalizador adquirido a lo largo del tiempo para identificar los componentes periódicos con los datos de operaciones del reactor;

evaluar los componentes periódicos para detectar uno o más indicadores predictivos en los componentes periódicos, en donde el uno o más indicadores predictivos son indicativos de un ensuciamiento del reactor (10) y en donde el uno o más indicadores predictivos comprenden un cruce de dos trazas (60, 62) que representan componentes periódicos del consumo de energía de la bomba (16) que hace circular el monómero y el catalizador; y

ajustar una o más condiciones del reactor del reactor (10) en respuesta a la detección del uno o más indicadores predictivos.

Método y sistema para reducir el ensuciamiento del reactor de polimerización.

Campo técnico

La presente invención se refiere generalmente a la producción de poliolefinas y, más específicamente, a la reducción y/o prevención de ensuciamiento en reactores de poliolefina.

Antecedentes de la técnica

Esta sección está prevista para introducir al lector en los aspectos de la técnica que pueden estar relacionados con aspectos de la presente invención, que se describen y/o se reivindican a continuación. Esta exposición se cree que es útil para proporcionar al lector los antecedentes para facilitar un mejor entendimiento de los diversos aspectos de la presente invención. Por consiguiente, debe entenderse que estas afirmaciones se van a leer a esta luz, y no como reconocimientos de la técnica anterior.

Como las tecnologías química y petroquímica han avanzado, los productos de estas tecnologías se han extendido cada vez más en la sociedad. En particular, como las técnicas para unir bloques de construcción molecular sencillos en cadenas más largas (o polímeros) han avanzado, los productos poliméricos, típicamente en forma de diversos plásticos, se han incorporado cada vez más en diversos artículos diarios. Por ejemplo, los polímeros de poliolefina, tales como polietileno, polipropileno, y sus copolímeros, se usan para el envasado para venta al por menor y productos farmacéuticos, envasado de comida y bebida (tal como botellas de zumo y refrescos), contenedores domésticos (tales como cubos y cajas), artículos domésticos (tales como electrodomésticos, mobiliario, alfombras y juguetes), componentes de automóviles, tuberías, conductos, y diversos productos de consumo e industriales distintos.

Un beneficio de la construcción de poliolefina, como puede deducirse de la lista de usos anterior, es que es generalmente no reactiva con bienes o productos con los que está en contacto además de con el medioambiente. Esta propiedad permite que los productos de poliolefina se usen en muchos contextos residenciales, comerciales e industriales, que incluyen almacenaje y transporte de comida y bebida, sistemas electrónicos de consumo, agricultura, transporte y construcción de vehículos. La amplia variedad de usos residenciales, comerciales e industriales para las poliolefinas se ha traducido en una sustancial demanda de poliolefina en bruto que puede extrudirse, inyectarse, soplarse o conformarse de otra forma en un producto o componente consumible final.

La poliolefina en bruto se produce típicamente a granel mediante instalaciones petroquímicas, que tienen fácil acceso a monómeros, tales como etileno, que sirven como los bloques de construcción molecular de las poliolefinas que se producen. La reacción de polimerización en sí misma es exotérmica, o generadora de calor, y se realiza típicamente en sistemas cerrados donde la temperatura y presión pueden regularse para producir poliolefinas que tienen las propiedades deseadas.

Sin embargo, en algunas circunstancias un reactor de poliolefina puede ensuciarse, tal como cuando el producto polimerizado se forma en las paredes del reactor o cuando el producto no puede mantenerse como una lechada. Dicha suciedad puede dar por resultado una pérdida de transferencia de calor, tal como debido a una reducción en la circulación o eficiencia reducida a una interconexión del intercambiador de calor, que puede perjudicar o Invalidar completamente la capacidad para mantener la temperatura deseada en el reactor. Un ensuciamiento del reactor puede también dar por resultado una reducción en la circulación de los contenidos del reactor y/o una variación del porcentaje deseado de sólidos (medido en volumen o en peso) del efluente del reactor. En el caso que un ensuciamiento del reactor diera por resultado desviaciones de las condiciones de reacción deseadas, el producto polimérico producido durante dicho ensuciamiento del reactor podrían no contar con las especificaciones deseadas; esto es, el producto podría estar "fuera de especificación". En situaciones de ensuciamiento extremas o desmedidas, el control de la reacción puede perderse totalmente, y el reactor podría taparse con polímero, necesitando de una a tres semanas para limpiarlo, tiempo durante el cual el reactor no podría operarse.

Un ensuciamiento del reactor puede darse debido a una variedad de factores diferentes, dependiendo del tipo de sistema de polimerización y circunstancias. Dependiendo del tipo de ensuciamiento del reactor, las indicaciones externas de que dicho ensuciamiento existe pueden incluir desviaciones de la temperatura de reacción establecida o demanda aumentada en el sistema de refrigeración para mantener el valor de temperatura establecida. De forma similar, un aumento en el diferencial de temperatura entre la temperatura de entrada del refrigerante y la temperatura del reactor puede ser indicativo de ciertos tipos de ensuciamientos del reactor, tal como los que interfieren con la transferencia de calor a través de las paredes de reactor. Otra indicación externa de un ensuciamiento puede ser una carga motora aumentada cuando la bomba intenta mantener una velocidad en el reactor suficiente para mantener las partículas de polímero y catalizador suspendidas o intenta compensar la restricción u obstrucción de la ruta de flujo. De forma similar, un alto diferencial de presión puede observarse en la bomba y puede indicar la presencia de algunos ensuciamientos.

Por ejemplo, el ensuciamiento por copolímero puede darse cuando la temperatura del reactor cae por encima de la "curva de ensuciamiento", que describe los intervalos de temperatura del reactor adecuados para producir las

poliolefinas que tienen una densidad deseada. Dicha desviación puede dar por resultado al hinchamiento de las partículas pollmérlcas y una tendencia aumentada a que las partículas se aglomeren en partículas más grandes, pudiendo aumentar ambas el volumen de polímero en el reactor. El mayor porcentaje en volumen de sólidos puede dar por resultado un lecho móvil de polímero más que una lechada, lo que disminuye la velocidad de circulación. Para compensar, la bomba de circulación del reactor debe trabajar más duro para propulsar el fluido y las partículas, dando por resultado una alta carga motora y un alto diferencial de presión, es decir, AP.

De manera similar, una condición conocida como un "ensuciamiento por sólidos" puede darse en el que la circulación de los reactivos y el producto en el reactor se interrumpe o degrada. Por ejemplo, cuando los sólidos del reactor y las concentraciones de etileno son demasiado altos, pueden formarse partículas poliméricas grandes que pueden tapar las válvulas de toma continua u otras válvulas o conductos de salida. Las partículas poliméricas grandes pueden también sedimentarse de la lechada en el reactor, donde puede restringir el flujo de lechada. Además, las partículas poliméricas grandes aumentan el porcentaje en volumen de sólidos en el reactor, aumentando la resistencia de flujo de la lechada y llevando una alta carga motora correspondiente y un alto AP mientras la bomba de circulación del reactor compensa la resistencia aumentada.

Un aumento en partículas finas de polímero, es decir, "finos", puede también dar por resultado una forma de ensuciamiento. En particular, un número aumentado de finos aumenta la viscosidad de la lechada debido al aumento correspondiente en el área superficial de la partícula. Para compensar el aumento en viscosidad, la bomba de circulación del reactor debe trabajar más, dando por resultado una carga motora e AP mayores. En estas situaciones, si la bomba es incapaz de compensar, la transferencia de calor a través de las paredes del reactor puede afectarse y/o las partículas poliméricas pueden sedimentarse de la lechada.

Otro tipo de ensuciamiento que puede darse, dependiendo del medio de reacción, es el ensuciamiento estático. El ensuciamiento estático se asocia típicamente con finos y/o catalizadores que permanecen en la pared del reactor mediante electricidad estática. Las partículas de catalizador y el catalizador en los finos facilitan la polimerización a lo largo de la pared del reactor, dando por resultado una película o capa de polímero que crece en la pared del reactor. Mientras la capa de polímero crece, disminuye la transferencia de calor del reactor al refrigerante del reactor. La pérdida de transferencia de calor que resulta de la capa de polímero puede dar por resultado una disminución de la temperatura del refrigerante a la entrada para mantener la velocidad de producción deseada. Como resultado, el diferencial de temperatura, es decir, la extensión, entre la temperatura de entrada del refrigerante y la temperatura del reactor puede aumentar. Además,... [Seguir leyendo]

1. Un método para operar un reactor de polimerización (1) que comprende los actos de: hacer circular un monómero y un catalizador en un reactor (1);

polimerizar el monómero en el catalizador para formar una pluralidad de partículas poliméricas en el reactor (1);

analizar un conjunto de datos de operaciones del reactor que comprenden los datos de consumo de energía de una bomba que hace circular el monómero y el catalizador adquirido a lo largo del tiempo para identificar los componentes periódicos con los datos de operaciones del reactor;

evaluar los componentes periódicos para detectar uno o más indicadores predictivos en los componentes periódicos, en donde el uno o más indicadores predictivos son indicativos de un ensuciamiento del reactor (1) y en donde el uno o más indicadores predictivos comprenden un cruce de dos trazas (6, 62) que representan componentes periódicos del consumo de energía de la bomba (16) que hace circular el monómero y el catalizador; y

ajustar una o más condiciones del reactor del reactor (1) en respuesta a la detección del uno o más indicadores predictivos.

2. El método según la reivindicación 1, en donde el ajuste de una o más condiciones del reactor comprende disminuir los sólidos del reactor.

3. El método según la reivindicación 2, en donde la disminución de sólidos del reactor comprende al menos uno de aumento de una velocidad de toma de las partículas poliméricas, disminución de la velocidad de adición del monómero o disminución de la velocidad de adición del catalizador.

4. El método según la reivindicación 1, en donde el ajuste de una o más condiciones del reactor comprende la adición de un agente anti-estático al reactor (1).

5. El método según la reivindicación 1, en donde el uno o más indicadores predictivos proporcionan un aviso de más de tres horas del ensuciamiento del reactor.

6. El método según la reivindicación 1, en donde analizar el conjunto de datos de operaciones del reactor comprende realizar un análisis de periodograma en el consumo de energía de la bomba (16) que hace circular el monómero y el catalizador.

7. El método según la reivindicación 1, en donde analizar el conjunto de datos de operaciones del reactor comprende realizar un análisis de serie temporal del consumo de energía de la bomba (16) que hace circular el monómero y el catalizador.

8. Un reactor de polimerización de poliolefina (1), que comprende: un recipiente del reactor, que comprende:

un volumen de reactor configurado para hacer reaccionar un reactivo monómero y un catalizador para producir un producto de poliolefina; y

una bomba (16) configurada para hacer circular el reactivo monómero, el catalizador, y el producto polimérico; y

un sistema informático (74) configurado para analizar un conjunto de datos de operaciones del reactor para el recipiente del reactor adquiridos a lo largo del tiempo para identificar los componentes periódicos en los datos de operaciones del reactor y para evaluar los componentes periódicos para detectar uno o más indicadores predictivos en los componentes periódicos, en donde el conjunto de datos de operaciones del reactor comprende los datos de consumo de energía de la bomba que hace circular el monómero y el catalizador, en donde los indicadores predictivos son indicativos de un ensuciamiento del reactor en el reactor y en donde los indicadores predictivos comprenden un cruce de dos trazas (6, 62) que representan componentes periódicos del consumo de energía de la bomba (16) que hace circular el monómero y el catalizador.

9. El reactor de polimerización de poliolefina según la reivindicación 8, en donde el sistema informático (74) se configura para ajustar una o más condiciones de reacción del recipiente del reactor si se detectan el uno o más indicadores predictivos.

1. El reactor de polimerización de poliolefina según la reivindicación 8, en donde el sistema informático (74) se configura para analizar el conjunto de datos de operaciones del reactor realizando un análisis de serie temporal del conjunto de datos de operaciones del reactor que comprende los datos de consumo de energía de una bomba que hace circular el monómero y el catalizador.

11. El reactor de polimerización de poliolefina según la reivindicación 8, en donde el sistema informático (74) se configura para analizar el conjunto de datos de operaciones del reactor realizando un análisis de periodograma del conjunto de datos de operaciones del reactor que comprende los datos de consumo de energía de una bomba que hace circular el monómero y el catalizador.

12. Un procedimiento para fabricar un producto que comprende una poliolefina, el procedimiento que comprende el

acto de fabricar un producto una parte del cual al menos comprende una poliolefina, en donde la poliolefina se produce por un método según la reivindicación 1.