Sistemas y métodos para fabricar polímeros.

Un método para producir un polímero, que comprende:

introducción de un catalizador con base de cromo en un sistema de reactor en fase gaseosa,

introducción de hidrógeno al sistema de reactor,

contacto de un monómero gaseoso con el catalizador en el sistema de reactor para formar un polímero,

extracción de un polímero del sistema de reactor, donde el polímero extraído tiene un primer índice de flujo,procesamiento del polímero extraído, donde el polímero procesado tiene un segundo índice de flujo, y

determinación del cambio en el índice de flujo, donde el cambio en el índice de flujo es la diferencia entre el segundoíndice de flujo y el primer índice de flujo;

en el que la cantidad de hidrógeno introducida dentro del sistema de reactor es ajustada para manipular el cambioen el índice de flujo.

Sistemas y métodos para fabricar polímeros Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de EE.UU. con número de serie 61/203.390 presentada el 22 de diciembre de 2008.

Campo de la invención Esta descripción se refiere a la producción de polímeros, y más en particular a sistemas y métodos para controlar propiedades de polímeros producidos en procesos en fase gaseosa y en fase líquida.

Antecedentes En el proceso en fase gaseosa para producción de poliolefinas tales como polietileno, un alqueno gaseoso (por ejemplo, etileno) , hidrógeno, comonómeros y otras materias primas son convertidas en producto sólido de poliolefina. Generalmente, los reactores en fase gaseosa incluyen un reactor de lecho fluidizado, un compresor y un enfriador (intercambiador de calor) . La reacción se mantiene en un lecho fluidizado en dos fases de polietileno granulado y reactivos gaseosos mediante el gas de fluidización que se pasa a través de una placa de distribuidor cerca de la parte inferior del vaso de reactor. Se añade un catalizador al lecho fluidizado. Se transfiere calor de reacción a la corriente gaseosa circulante. Esta corriente gaseosa es comprimida y enfriada en la tubería externa de reciclaje y luego es otra vez introducida dentro de la parte inferior del reactor donde pasa a través de la placa de distribuidor. Se añaden corrientes de suministro de constitutivos para mantener las concentraciones deseadas de reactivo.

Las propiedades del polímero formado por tal proceso se pueden controlar en alguna medida variando las condiciones de funcionamiento, incluyendo temperatura de funcionamiento, cantidad de comonómeros y el tipo y la cantidad de catalizadores. Tales propiedades incluyen el peso molecular del producto de polímero, la distribución del peso molecular del producto de polímero, la densidad del polímero y el índice de flujo del producto de polímero.

Las propiedades del producto de polímero como es extraído del sistema de reactor, así como en forma procesada para vender a clientes, son también importantes. Típicamente, el producto de polímero se extrae del reactor y se extrude en una forma más manejable, tal como pastillas o barras. El índice de flujo de un producto de polímero producido mediante un proceso en fase gaseosa usando catalizadores con base de Cr, incluyendo los que contienen un alquilo de aluminio tal como etóxido de dietilaluminio (DEALE) , tiende a mostrar una disminución o si no un cambio a la baja en el índice de flujo (un aumento neto de peso molecular) cuando se ha pasado a través de la tubería de extrusión, en comparación con el índice de flujo de resina granular tomada directamente del reactor. Esta diferencia en el índice de flujo entre la materia extrudida y el producto crudo, o "cambio" en el índice de flujo, es normalmente pequeña, ascendiendo a sólo unas pocas unidades, por ejemplo, < 2 dg/min, para catalizadores con base de Cr. Sin embargo, para algunos procesos, el cambio en el índice de flujo es alto, tal que se puede perder el control de las propiedades del polímero, así como hay posibilidad de que las propiedades del polímero en sí mismo pueden ser cambiadas o sacrificadas debido a escisión en cadena y/o recombinación y reticulación. Por lo tanto, sería deseable controlar el cambio en el índice de flujo en alguna medida.

En algunos casos también se ha encontrado que el índice de flujo de partículas de polímero de fracciones de diversos tamaños varía substancialmente. Cuando esta variación es muy grande, es difícil obtener datos fiables de índice de flujo para el material bruto.

Sumario Se describen aquí diversos métodos y sistemas para producción de polímeros en fase gaseosa, incluyendo la producción de poliolefinas tales como polietileno. El método puede incluir la introducción de un catalizador con base de cromo para un sistema de reactor de fase gaseosa, el contacto con un monómero gaseoso y, de manera opcional, uno o más comonómeros con el catalizador en el sistema de reactor para formar un polímero; la extracción 55 del polímero del sistema de reactor, donde el polímero extraído tiene un primer índice de flujo; el procesamiento del polímero extraído, donde el polímero procesado tiene un segundo índice de flujo; la determinación del cambio en el índice de flujo, donde el cambio en el índice de flujo es la diferencia entre el segundo índice de flujo y el primer índice de flujo; donde la cantidad de hidrógeno introducido en el reactor es ajustada para manipular el cambio en el índice de flujo. En algunas realizaciones, el catalizador con base de cromo es un catalizador con base de óxido de cromo que ha sido reducido con etóxido de dietilaluminio (DEALE) .

También se describe aquí un método para producir un polímero que incluye la selección de un catalizador con base de óxido de cromo que ha sido reducido con etóxido de dietilaluminio (DEALE) que produce un producto de polímero que tiene aproximadamente un índice deseado de flujo de producto en condiciones seleccionadas de reacción; la 65 adición del catalizador a un sistema de polimerización; la adición de hidrógeno y etileno al sistema de polimerización con una proporción molar gaseosa hidrógeno/etileno de aproximadamente 0, 01 o menos; y el contacto del etileno con el catalizador para producir un polímero granular que tiene aproximadamente el mismo índice de flujo que un polímero en pastilla formado a partir del polímero granular. En algunas realizaciones, la diferencia entre el índice de flujo del polímero en pastilla y el índice de flujo del polímero granular es menor que o igual a ! 0, 2 dg/min.

También se describe aquí un sistema de reactor de polimerización que incluye un vaso de reactor; un mecanismo para añadir un catalizador con base de cromo para el vaso de reactor; un mecanismo para añadir un monómero y opcionales comonómeros al sistema de reactor, contactando el monómero y los opcionales comonómeros con el catalizador en el sistema de reactor y formando un polímero; un mecanismo para extraer el polímero del sistema de reactor, teniendo el polímero extraído un primer índice de flujo, teniendo el polímero extraído un segundo índice de flujo tras un procesamiento adicional; y un mecanismo para añadir hidrógeno al sistema de reactor con un ritmo seleccionado para tener un efecto definido en el cambio en el índice de flujo, donde el cambio en el índice de flujo es la diferencia entre el segundo índice de flujo y el primer índice de flujo.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una representación esquemática que ilustra la implementación de ciertas realizaciones en un sistema de reactor de polimerización en fase gaseosa.

La figura 2 es un gráfico de distribución de tamaño de partícula e índice de flujo frente a un tamaño de pantalla para un producto de polímero fabricado de acuerdo con una realización.

La figura 3 es un gráfico de distribución de tamaño de partícula e índice de flujo frente a un tamaño de pantalla para un producto de polímero fabricado de acuerdo con una realización.

La figura 4 es un gráfico de distribución de tamaño de partícula e índice de flujo frente a un tamaño de pantalla para un producto de polímero fabricado de acuerdo con una realización.

La figura 5 es un gráfico de distribución de tamaño de partícula e índice de flujo frente a un tamaño de pantalla para un producto de polímero fabricado de acuerdo con una realización.

Descripción detallada Antes de que se divulguen y describan los presentes compuestos, componentes, composiciones y/o métodos, se debe comprender que, a menos que se indique de otro modo, esta invención no está limitada a específicos 35 compuestos, componentes, composiciones, reactivos, condiciones de reacción, ligandos, estructuras de catalizador,

o similares, ya que estos pueden variar, a menos que se especifique otra cosa. Se deberá también comprender que la terminología aquí usada tiene el propósito de describir realizaciones particulares solamente y no pretende ser limitante.

Se debe también apreciar que, como se usan en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares "un", "una", "el" y "la" incluyen referentes plurales a menos que se especifique de otro modo.

Sorprendentemente, se ha encontrado que, para un polímero formado en un proceso en fase gaseosa usando un catalizador con base de Cr, el cambio en el índice de flujo, o el índice de flujo del polímero extrudido menos el índice 45 de flujo del producto crudo de polímero al ser tomado del sistema de reactor, se puede ajustar controlando la cantidad de hidrógeno añadida al sistema de reactor. Por ejemplo, el cambio en el índice... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir un polímero, que comprende:

introducción de un catalizador con base de cromo en un sistema de reactor en fase gaseosa, introducción de hidrógeno al sistema de reactor, contacto de un monómero gaseoso con el catalizador en el sistema de reactor para formar un polímero, extracción de un polímero del sistema de reactor, donde el polímero extraído tiene un primer índice de flujo, procesamiento del polímero extraído, donde el polímero procesado tiene un segundo índice de flujo, y

determinación del cambio en el índice de flujo, donde el cambio en el índice de flujo es la diferencia entre el segundo índice de flujo y el primer índice de flujo; en el que la cantidad de hidrógeno introducida dentro del sistema de reactor es ajustada para manipular el cambio en el índice de flujo.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el catalizador con base de cromo es un catalizador con base de óxido de cromo que ha sido reducido con etóxido de dietilaluminio (DEALE) .

3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el hidrógeno se añade en una 25 proporción que mantiene el cambio en el índice de flujo igual a cero.

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el hidrógeno se añade en una proporción que mantiene un cambio positivo en el índice de flujo.

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el hidrógeno se añade en una proporción que mantiene un cambio negativo en el índice de flujo.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que procesar el polímero extraído incluye la formación en

pastillas del polímero extraído. 35

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el hidrógeno se introduce en el sistema de reactor a un ritmo suficiente para mantener en el sistema de reactor una proporción molar hidrógeno/monómero en el intervalo de cero a 0, 5 mol/mol.

8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el hidrógeno se introduce en el sistema de reactor a un ritmo suficiente para mantener en el sistema de reactor una proporción molar hidrógeno/monómero en el intervalo de cero a 0, 01 mol/mol.

9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el hidrógeno se introduce en el

sistema de reactor a un ritmo suficiente para mantener en el sistema de reactor una proporción molar hidrógeno/monómero en el intervalo de 0, 0001 a 0, 01 mol/mol.

10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, comprendiendo adicionalmente el contacto de uno o más comonómeros con el catalizador en el sistema de reacción.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el hidrógeno se añade al sistema de reactor a un ritmo tal que el cambio en el índice de flujo es menor que 2 dg/min.

12. Un método para producir un polímero, que comprende:

selección de un catalizador con base de óxido cromo que ha sido reducido con etóxido de dietilaluminio (DEALE) que produce un producto de polímero que tiene un índice deseado de flujo de producto en condiciones seleccionadas de reacción;

adición del catalizador a un sistema de polimerización;

adición de hidrógeno y etileno al sistema de polimerización en una proporción molar gaseosa hidrógeno/etileno de 0, 01 o menor; y

contacto del etileno con el catalizador para producir un polímero granular que tiene el mismo índice de flujo que un polímero formado en pastillas formado a partir del polímero granular.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende adicionalmente controlar la proporción molar gaseosa hidrógeno/etileno para que esté en el intervalo de 0, 0001 a 0, 01.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende adicionalmente el uso de adición de oxígeno para

manipular el índice de flujo del polímero granular hasta un intervalo deseado mientras que se mantiene la proporción molar gaseosa hidrógeno/etileno en un intervalo de 0 a 0, 01.

15. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, que comprende adicionalmente la selección de una temperatura de reacción que consigue aproximadamente el máximo ritmo de producción de polímero para el sistema de polimerización, y que hace funcionar el sistema de polimerización a aproximadamente la temperatura seleccionada de reacción.

16. Un sistema de reactor de polimerización, que comprende:

un vaso de reactor;

un mecanismo para añadir un catalizador con base de cromo al vaso de reactor;

un mecanismo para añadir un monómero al sistema de reactor, contactando el monómero con el catalizador en el 20 sistema de reactor y formando un polímero;

un mecanismo para extraer el polímero del sistema de reactor, teniendo el polímero extraído un segundo índice de flujo tras procesamiento adicional;

un mecanismo para añadir hidrógeno al sistema de reactor a un ritmo seleccionado para tener un efecto definido en el cambio en el índice de flujo, donde el cambio en el índice de flujo es la diferencia entre el segundo índice de flujo y el primer índice de flujo, que comprende una unidad de computación dispuesta para computar la cantidad de hidrógeno que va a ser añadida en base al primer índice de flujo y el segundo índice de flujo.