BR0314281B1 - Processo de polimerização - Google Patents
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Description
PROCESSO DE POLIMERIZAÇÃO
Pedidos de patente eorrelatos Este pedido de patente reivindica o beneficio de acordo com 35 U.S.C. § 119 (e) do Pedido de Patente Provisório U.S. No. 60/410.672 ("o pedido de patente '672") depositado em 13 de setembro de 2002. 0 pedido de patente '672 está incorporado aqui como referência.
Campo da invenção Esta invenção refere-se à polimerização de pastas de monômeros de olefina em um meio liquido. Mais especificamente, esta invenção refere-se a técnicas para extrair uma porção da pasta da zona de reação de polimerização.
Fundamentos da invenção Poliolefinas tais como polietileno e polipropileno podem ser preparadas por polimerização de formas de partículas, também denominada polimerização de pastas. Nesta técnica, matérias- primas tais como diluentes, monômeros e catalisadores são introduzidas em uma zona de reação (por exemplo, uma zona de reação em malha) e uma pasta fluida contendo partículas sólidas de poliolefina, diluente e monômero não-reagido é circulada pela zona de reação em malha.
Em reatores de malha contínua, as diversas matérias- primas podem ser introduzidas na zona de reação em malha de diversos modos. Por exemplo, o monômero e catalisador podem ser misturados com quantidades variáveis de diluente antes da introdução na zona de reação em malha. Na zona de reação em malha, o monômero e catalisador ficam dispersos na pasta fluida. Quando a pasta fluida circula pela zona de reação em malha, o monômero reage no catalisador em uma reação de polimerização. A reação de polimerização produz partículas sólidas de poliolefina na pasta fluida. A polimerização de pasta em uma zona de reação em malha provou ter êxito comercial. A técnica de polimerização de pasta teve sucesso internacional com bilhões de quilogramas de polímeros de olefina sendo produzidos deste modo anualmente. Com este sucesso veio o desejo, em algumas circunstâncias, de construir um menor número de grandes reatores ao invés de um maior número de pequenos reatores para uma dada capacidade de planta.
Reatores maiores produzem maiores taxas de fluxo de pasta fluida. A taxa de fluxo dentro de um reator em malha pode variar tipicamente de 56.781 litros por minuto a 3.785.410 litros por minuto ou mais.
Processos convencionais de polimerização podem utilizar extração contínua ou ramais tradicionais de sedimentação para remover pasta fluida do reator. Em um processo de polimerização que utiliza extração contínua, a pasta de remoção pode ser removida continuamente através de acessório de extração. A pasta de remoção é geralmente uma pequena porção da pasta fluida que está em uma zona de reação em malha. O fluxo desta menor pasta de remoção varia tipicamente de 189 litros por minuto a 11.356 litros por minuto. O grande fluxo no reator pode transportar polímero na forma de partículas de pasta que são pequenas, por exemplo, uma distribuição de tamanhos de partículas de pasta na qual 99% são menores que 2,54 mm em diâmetro nominal, mas também partículas maiores de polímero ou pedaços fundidos de polímero que podem variar em tamanho de 2,54 mm até o diâmetro interno do reator, tipicamente 60,96 cm ou similar.
Os maiores pedaços ou partículas de polímero, com diâmetros maiores que a abertura de controle da válvula de extração, podem obstruir a válvula de extração. Quando tais partículas maiores tentam passar através da válvula de extração, ou a partícula se quebra ou a válvula de controle fica com o fluxo restrito. A restrição de fluxo provoca perda de fluxo através da válvula de extração e pode provocar acúmulo adicional de partículas de polímero, que pode levar a obstrução. O acúmulo de polímero na válvula de extração faz com que a pressão do reator aumente, uma vez que a pressão do reator é geralmente controlada pelo menos parcialmente pela abertura da válvula de extração. Se o acúmulo de partículas de polímero for mais rápido que a ação do mecanismo de controle para controlar a pressão pela abertura da válvula de extração, então ocorre uma tubulação obstruída e pressões excessivas de reator. Isto é especialmente severo para pedaços de polímero fundidos ou atípicos que podem aumentar no reator em malha que tem uma dimensão muito maior que a maior dimensão de partícula de polímero. Válvulas de extração de reator obstruídas podem levar a sobre-pressão no reator, tempo de parada, perda de produção e, em situações extremas, à liberação da pressão do reator por válvulas de segurança de liberação de pressão.
Breve sumário da invenção Um aspecto da invenção inclui um processo de polimerização que compreende a polimerização em uma zona de reação em malha, pelo menos um monômero de olefina para produzir uma pasta fluida que compreende um meio líquido e partículas sólidas de polímero de olefina. Uma porção da pasta fluida é extraída através de um mecanismo de extração do produto, onde o mecanismo de extração do produto não inclui um concentrador de pasta. 0 mecanismo de extração do produto é repetidamente fechado e aberto completamente em intervalos estabelecidos de modo que a pasta extraída seja removida do reator em um modo descontínuo. A válvula de extração pode ser parcial ou totalmente aberta em intervalos estabelecidos. Por exemplo, a válvula de extração pode funcionar com uma abertura base entre aproximadamente 20% e aproximadamente 60%, por exemplo aproximadamente 50%, e ser periodicamente totalmente aberta e totalmente fechada. Alternativamente, a válvula de extração está pelo menos 60% aberta em intervalos estabelecidos. Os intervalos estabelecidos para repetidamente fechar e abrir totalmente a válvula de extração pode estender-se por substancialmente toda a etapa de polimerização ou por algum tempo menor que a etapa de polimeri zação.
Outro aspecto da invenção inclui um processo de polimerização que compreende a polimerização em uma zona de reação em malha, pelo menos um monômero de olefina para produzir uma pasta fluida que compreende um meio líquido e partículas sólidas de polímero de olefina. Uma porção da pasta fluida é extraída através de um mecanismo de extração do produto, onde o mecanismo de extração do produto não inclui um concentrador de pasta. A válvula de extração, que faz parte do mecanismo de extração do produto é aberta e fechada (parcialmente e/ou totalmente) em um padrão repetitivo.
Neste processo, a abertura e fechamento podem ser realizados em um padrão de onda senoidal ou em um padrão de onda senoidal modificada. 0 padrão de onda senoidal modificada tem um máximo e um cavado (como acontece com o padrão de onda senoidal) , e a válvula de extração pode ser completamente fechada no cavado do padrão de onda senoidal modificada e completamente aberta no máximo do padrão de onda senoidal modificada.
Em cada um dos aspectos a seguir, a válvula de extração é de preferência uma válvula esférica. 0 processo pode ainda compreender a manutenção de uma concentração das partículas sólidas de polímero de olefina na pasta fluida na zona de reação maior que 40% em peso com base no peso das partículas de polímero de olefina e no peso do meio líquido. A zona de reação pode ter um volume maior que 75.708 litros, alternativamente um volume maior que 113.562 litros, alternativamente um volume maior que 132.489 litros.
Breve descrição dos desenhos A Figura 1 é uma vista de um sistema de reação de polimerização que utiliza um reator em malha. A Figura 2 é uma seção transversal ao longo da linha 2-2 da Figura 1 que mostra um mecanismo de extração de produto que não inclui um concentrador de pasta mas descarrega pasta em um modo descontínuo.
As Figuras 3 (a) a 3 (c) mostram três variações de padrões repetitivos de abertura e fechamento de uma válvula de extração. A Figura 4 mostra outro padrão de abertura e fechamento de uma válvula de extração.
Descrição detalhada da invenção Sistemas de reação de polimerização que usam válvulas de extração que abrem e fecham são conhecidos na técnica.
Alguns sistemas são processos tipo lotes usados para concentrar a pasta antes da sua extração. Alguns sistemas envolvem válvulas múltiplas que abrem e fecham em seqüência. Em alguns sistemas, são usados concentradores de pasta para concentrar a pasta de polímero proveniente de um reator de polimerização antes da pasta concentrada ser extraída.
Por exemplo, um sistema inclui polimerização em um reator de tubulações em malha com o produto sendo extraído pelo uso de ramais de sedimentação, um tipo de concentrador de pasta. Ramais de sedimentação são geralmente dispositivos de contenção, fixados ao fundo de um reator, nos quais o polímero sólido pode depositar-se ou acumular- se. 0 polímero sólido, que está suspenso no diluente líquido, tende a sedimentar nos ramais de sedimentação, tornando deste modo a concentração de polímero da pasta no ramal de sedimentação maior que aquela da pasta fluida no reator de tubulações em malha. Os ramais de sedimentação, então, periodicamente "descarregam" ou "disparam" pasta de polímero acumulada através da válvula de extração que funciona em um modo ligada/desligada. A pasta de produto "descarregada" é em seguida enviada para sistemas de recuperação a jusante. Os ramais de "disparo" ou sedimentação tendem a provocar variações na pressão média do reator em malha.
Sistemas de extração em lotes que utilizam ramais de sedimentação apresentam problemas logísticos à medida que os reatores se tornam maiores. Se o diâmetro de uma tubulação dobrar, o volume do reator é aumentado quatro vezes. Contudo, devido aos mecanismos de válvulas envolvidos, o tamanho dos ramais de sedimentação não pode ser facilmente aumentado. Portanto, à medida que o tamanho do reator aumenta, o número de ramais de sedimentação necessários pode começar a exceder o espaço físico disponível.
Foram introduzidos sistemas de extração nos quais a pasta fluida na zona de reação de polimerização é mantida com uma concentração elevada de sólidos, e a extração de pasta é realizada diretamente do reator sem o uso de um ramal de sedimentação ou sistema tipo lotes. Em tais sistemas, é usado um mecanismo de extração para extrair continuamente efluente de reação. Tipicamente, o mecanismo de extração é uma tubulação usualmente com o mesmo diâmetro ou quase o mesmo diâmetro que o tubo detonador, ou sistema de recuperação de polímero a jusante da válvula de extração. A tubulação liga-se a uma abertura no reator por onde a maioria da pasta fluida está fluindo e remove uma porção desta pasta fluida. A válvula de extração está ligada ao mecanismo de extração a jusante do reator, mas a montante do sistema de recuperação de polímero. Este tipo de sistema de extração e recuperação permite volumes de reatores maiores que 75.708 litros, alternativamente 189.270 litros, alternativamente 378.541 litros, e concentrações de sólidos de reator maiores que 40% em peso, alternativamente maiores que 45% em peso, alternativamente maiores que 50% em peso.
Com maiores volumes de reator e maiores concentrações de sólidos, deve continuar-se a garantir que a válvula de extração não fique obstruída. Maiores concentrações de sólidos aumentam a probabilidade de maiores partículas ou aglomerados de polímero na pasta fluida e, portanto, aumentam o risco de obstrução da válvula de extração.
Maiores volumes de reação aumentam a perda de economia devido à perda de produção como resultado da obstrução da válvula.
Foi descoberto que o fechamento total e abertura total da válvula de extração periódica e regularmente é útil na redução de casos de obstrução na válvula de extração. Foi ainda descoberto que o estrangulamento (ajuste do montante da abertura da válvula) da válvula de extração do reator em um padrão repetitivo pode também reduzir em alguns casos a obstrução da válvula de extração. 0 estrangulamento de padrão repetitivo pode ser realizado pelo controle da válvula de extração com um regulador que aciona a válvula de acordo com um sinal específico, o qual pode ser fornecido como um padrão repetitivo tal como uma onda senoidal. O curto pulso de pressão localizada criado pelo fechamento e abertura da válvula de extração pode impedir obstrução da válvula de extração ao forçar maiores pedaços ou partículas de polímero ou acúmulo de polímero através da entrada da válvula e/ou ao quebrar o acúmulo de polímero.
Contudo, a duração e magnitude do pulso de pressão não são tão grandes de modo a afetarem significativamente a pressão média do reator em malha. Ao fechar totalmente e abrir totalmente a válvula de extração em intervalos regulares, independentemente da detecção de obstrução real, o operador do reator de polimerização pode limpar a válvula de extração, garantir produção regular de polímero e evitar problemas de obstrução antes que os mesmos ocorram. Isto pode ser uma função manual ou automática do sistema de extração do produto.
Além disso, a abertura total da válvula de extração em uma base regular dá aos maiores pedaços e partículas de pasta de polímero uma oportunidade para passarem pelo tubo efluente para sistemas de recuperação a jusante. Sistemas que estrangulam a válvula em resposta a pontos de pressão estabelecida podem não obter uma posição completamente aberta com freqüência, ou suficientemente rápida, para permitir que partículas grandes ou acúmulo passem. A maximização regular da saída da válvula de extração reduz a probabilidade de que partículas grandes de polímero obstruam a válvula de extração e reduz a probabilidade de acúmulo de partículas de polímero na entrada da válvula.
Além disso, as vantagens do pulso de pressão localizada criado pelo fechamento total e abertura total da válvula de extração e a maximização regular da saída da válvula de extração podem ser combinadas pelo fechamento total e abertura total da válvula de extração em intervalos regulares consistentes.
Em outro aspecto do presente processo e aparelho, uma válvula de extração de reator é estrangulada em um padrão repetitivo. 0 estrangulamento de padrão repetitivo pode ser realizado pelo fechamento e abertura da válvula de extração cora um regulador de acordo com um sinal específico, o qual pode ser fornecido como uma função de repetição, tal como uma onda senoidal. 0 sistema de controle podería ser configurado para colocar a válvula na sua posição totalmente aberta no máximo da onda e na sua posição mais restrita (menor fluxo) no cavado da onda. Com tal sistema, partículas ou aglomerados grandes podem passar através da válvula durante o máximo da onda senoidal embora o controle da pressão do reator e um menor fluxo sejam mantidos durante a parte baixa da onda senoidal. O estrangulamento de padrão repetitivo garante que a válvula experimentará boa saída em uma base regular, propiciando deste modo oportunidades regulares para passarem partículas ou aglomerados grandes de polímero como na configuração de controle aberto/fechado descrita previamente. Qualquer padrão adequado, tal como dente de serra, será aceitável.
Além disso, um padrão aleatório, tal como quando a freqüência e amplitude são controladas aleatoriamente em torno de um valor normal desejado, seria também útil.
Um aspecto da invenção tem um sistema de reação e um sistema de extração de pasta removida. 0 sistema de reação pode alojar qualquer polimerização de olefina em um reator em malha que produz uma pasta fluida de polímero de partículas sólidas e um meio líquido. Monômeros de olefina adequados são 1-olefinas com até 8 átomos de carbono por molécula e sem ramificações mais próximas da ligação dupla do que a posição 4. O presente processo de polimerização é especialmente adequado para a homopolimerização de etileno e a copolimerização de etileno e uma 1-olefina mais elevada tal como buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno ou 1-deceno.
Especialmente preferido é etileno e 0,01 a 10%, de preferência 0,01 a 5%, mais preferivelmente 0,1 a 4% em peso de olefina mais elevada com base no peso total de etileno e co-monômero. Alternativamente, pode ser usado co- monômero suficiente para dar as quantidades descritas acima de incorporação de co-monômero no polímero.
Diluentes adequados (em oposição a solventes e monômeros) são bem conhecidos na técnica e incluem hidrocarbonetos que são inertes e líquidos sob condições de reação. Hidrocarbonetos adequados incluem isobutano, propano, n-pentano, i-pentano, neopentano e n-hexano, com isobutano sendo especialmente preferido. 0 meio líquido pode ser um diluente para as partículas sólidas de polímero, o qual é separado do monômero não-reagido e em adição ao mesmo.
Os presentes processos e aparelhos podem também ser usados para polimerização de propileno em reatores em malha. No caso de polimerização a granel de propileno, não existe diluente separado em relação ao monômero, porque o monômero (propileno) serve como o meio líquido. Contudo, um meio líquido que é um diluente para o catalisador será usado para a preparação da pasta de catalisador no presente processo e aparelho. No caso de polimerização de propileno, o co-monômero pode também ser etileno e/ou co-monômero.
Catalisadores adequados são bem conhecidos na técnica. Especialmente adequado é óxido de cromo sobre um suporte tal como sílica como amplamente discutido, por exemplo, em Hogan e Banks, Patente U.S. No. 2.825.721 (março de 1958) , cuja descrição está incorporada aqui como referência. Podem ser usados catalisadores Ziegler, metalocenos e outros catalisadores de poliolefina bem conhecidos, assim como co-catalisadores.
Com referência agora aos desenhos, a Figura 1 mostra um reator em malha 10 com segmentos verticais 12, segmentos horizontais superiores 14 e segmentos horizontais inferiores 16. Estes segmentos horizontais superiores e inferiores definem zonas superiores e inferiores de fluxo horizontal. Na Figura 1, o reator em malha tem oito segmentos verticais, embora seja considerado que o presente processo possa ser usado com um reator em malha com um maior ou menor número de segmentos verticais. O reator é esfriado por meio de dois trocadores de calor de tubos formados por um tubo e invólucro. 0 reator é tipicamente um reator de tubos em malha com um diâmetro interno entre aproximadamente 10,16 cm e aproximadamente 121,92 cm.
Cada segmento ou ramal está ligado ao segmento ou ramal seguinte por uma curvatura ou cotovelo suave 20 que propicia deste modo um percurso de fluxo contínuo substancialmente isento de obstruções internas. A pasta fluida é circulada por meio de impulsor (não mostrado) acionado por um motor 24. Monômero, co-monômero, se existir, e diluente de reposição são introduzidos através dos tubos 26 e 28, respectivamente, os quais podem entrar diretamente no reator em um ou em uma pluralidade de locais ou podem ser combinados com o tubo de reciclagem de diluente condensado 30, como mostrado. O catalisador pode ser introduzido através do meio de introdução de catalisador 32, o qual propicia uma zona (local) para a introdução do catalisador.
Como mostrado na Figura 2, o sistema de extração de pasta extraída inclui um mecanismo de extração 54, o qual inclui uma válvula de extração 58. 0 mecanismo de extração 54 está na extremidade de jusante de um segmento horizontal inferior do reator em malha. A localização pode ser em uma área próxima do último ponto na malha onde o fluxo vira para cima antes do ponto de introdução do catalisador de modo a permitir o máximo tempo possível de catalisador novo no reator antes que o mesmo passe por um ponto de extração.
Contudo, o mecanismo de extração pode estar localizado sobre qualquer segmento ou qualquer cotovelo. 0 mecanismo de extração pode, mas não tem que, incluir uma válvula de fechamento de emergência 55 como mostrado na Figura 2.
Tipicamente, o mecanismo de extração inclui um tubo que tem usualmente o mesmo diâmetro ou quase o mesmo diâmetro que o tubo detonador 36 a jusante da válvula de extração. Alternativamente, o mecanismo de extração pode incluir outros aparelhos conhecidos na técnica para remover fluido de um reator. 0 tubo liga-se a uma abertura no reator 56 e remove uma porção da pasta fluida. 0 segmento do reator ao qual o mecanismo de extração está fixado pode também ter um diâmetro maior para desacelerar o fluxo e portanto permitir ainda estratificação do fluxo de modo que a pasta extraída possa ter uma concentração ainda maior de sólidos. Tal estratificação no reator não compreende um "concentrador de pasta", o qual é definido aqui como um aparelho adicional para o reator cuja função principal é aumentar a concentração de sólidos da pasta sendo extraída. A abertura 56 pode estar localizada na curvatura descendente de um cotovelo do reator, ou adjacente à mesma, de modo a tirar vantagem da força centrípeta para aumentar a concentração de sólidos. 0 mecanismo de extração 54 está a jusante do reator 10 mas a montante do sistema de recuperação de polímero ou tubo detonador 36. A válvula de extração 58 pode ser qualquer tipo de válvula de controle conhecida na técnica que seja útil no controle de fluxo de pasta de polímero.
Tais válvulas incluem válvulas esféricas, válvulas esféricas em v, válvulas-bujão, válvulas globulares e válvulas angulares. As válvulas preferidas têm poucos ou nenhuns locais para que sólidos se fixem ou acumulem e têm uma abertura maior que o maior tamanho de partícula de polímero esperado mesmo quando a válvula necessita ficar apenas aberta de um pequeno montante (por exemplo, 20-25% aberta) . Isto dá uma ampla faixa de controle para a válvula (20-100% aberta).
Pode ser utilizada uma ampla variedade de configurações de controle para cumprir a finalidade desta invenção. Para o sistema de controle ligado/desligado, uma válvula de extração pode ser acionada por um sinal proveniente de um regulador 60 para operar em um modo descontínuo. O regulador pode ser configurado para fechar totalmente e em seguida abrir totalmente a válvula de extração 58 em intervalos estabelecidos e durante um certo tempo.
Para um sistema de controle de padrão repetitivo, uma válvula de extração 58 é acionada pelo regulador 60 de acordo com um sinal de controle específico que é usualmente algum tipo de função de padrão de repetição ou repetitivo, úm exemplo de tal função de repetição é uma onda senoidal. Ετη tal processo, o sistema de controle poderia ser sintonizado para colocar a válvula na sua posição totalmente aberta no máximo da onda e na sua posição de maior restrição (menor taxa de fluxo) no cavado da onda.
Com tal sistema, maiores aglomerados de partículas ou partículas podem passar pela válvula durante o máximo da onda senoidal, embora o controle da pressão do reator e um menor fluxo sejam mantidos durante a parte inferior da onda senoidal. 0 padrão de estrangulamento também cria pulsos de pressão localizada e garante que a válvula experimento boa saída em uma base regular, propiciando deste modo oportunidades regulares para passar maiores partículas ou aglomerados de polímero como na configuração de controle aberto/fechado previamente descrita. A amplitude e freqüência do sinal de onda senoidal podem ser sintonizadas para dar condições de funcionamento desejáveis como pressão de reator estável e o tamanho das partículas ou aglomerados de polímero que podem passar através da válvula de extração. As vantagens do sistema de controle ligado/desligado e o respectivo sistema de padrão podem ser combinados pela configuração do sistema de padrão repetitivo de modo que a válvula de extração esteja completamente fechada na porção inferior do sinal de onda senoidal. 0 sinal de padrão repetitivo não está limitado a uma função de onda senoidal, mas pode ser qualquer tipo de padrão ou função que permita o estrangulamento em um padrão repetitivo tal que a válvula de extração experimente a saída desejada em uma base regular, propiciando deste modo oportunidades regulares para passar maiores partículas ou aglomerados de polímero como no sistema de controle aberto/fechado previamente descrito.
Com referência à Figura 1, a pasta extraída é passada através do conduto 36 para um sistema de recuperação de polímero que é conhecido na técnica. A pasta extraída é passada para dentro da câmara detonadora de alta pressão 38. Antes de entrar na câmara, a pasta extraída pode ser aquecida por aquecedor de tubo detonador 40. Diluente vaporizado deixa a câmara detonadora através do tubo 42 para processamento posterior que inclui condensação por troca simples de calor usando condensador de reciclagem 50 e retorna para o sistema, sem a necessidade de compressão, através do tubo de diluente de reciclagem 30. Partículas de polímero são extraídas da câmara detonadora a alta pressão 38 através do tubo 44 para processamento posterior usando técnicas para preparar o polímero como produto acabado. De preferência, passam para a câmara detonadora de baixa pressão 46 e em seguida são recuperados como produto de polímero através do tubo 48. 0 diluente separado passa através do compressor 47 para o tubo 42.
As Figuras 3 (a) a 3 (c) mostram três variações de padrões repetitivos de abertura e fechamento de uma válvula de extração. Nos três gráficos mostrados nas Figuras 3(a) a 3 (c), o eixo geométrico x é tempo e o eixo geométrico y é o grau de abertura da válvula de extração. "100%" é o máximo do eixo geométrico y e significa que a válvula está completamente aberta, enquanto que "0%" é o mínimo do eixo geométrico y e significa que a válvula está completamente fechada. A Figura 3 (a) representa um padrão repetitivo de abertura e fechamento total da válvula de extração, de modo que a pasta extraída seja removida descontinuamente. A válvula é aberta para 100% e uma quantidade máxima de pasta fluida é extraída através da válvula de extração.
Alternativamente, a válvula pode ser aberta para menos que 100%. Depois de um primeiro período de tempo, um regulador envia um sinal que resulta na válvula de extração ser completamente fechada (em outras palavras, a percentagem de abertura da válvula é 0%). A válvula está completamente fechada durante um segundo período de tempo. Durante este segundo período, não existe extração de pasta fluida através desta válvula de extração (embora pasta fluida possa ser extraída através de outras extrações durante o segundo período, o qual é geralmente mais curto que o primeiro período). Uma vez que existe uma parada completa da extração de pasta fluida durante este período, este padrão repetitivo é considerado um padrão de extração descontínuo. Depois do segundo período de tempo, a válvula de extração é novamente aberta, começando deste modo um segundo ciclo como o primeiro ciclo acabado de descrever. 0 ciclo de aberto/fechado é repetido durante o funcionamento do reator para formar um padrão repetitivo. A Figura 3(b) representa uma abertura e fechamento da válvula de extração em um padrão de onda senoidal. A válvula está aberta até uma percentagem de abertura máxima, por exemplo 60%. Depois que a abertura da válvula alcança o seu máximo, começa um fechamento relativamente gradual até que alcança uma percentagem de abertura do cavado, por exemplo 40%. (0 cavado é o ponto inferior do padrão de onda senoidal.) Em seguida a válvula é aberta de modo relativamente gradual até que alcança novamente a percentagem de abertura máxima. Esta seqüência é repetida e a percentagem de abertura pode ser registrada ao longo do tempo com o resultado de que um padrão de onda senoidal é mostrado pelo gráfico. 0 padrão de onda senoidal de abertura e fechamento da válvula de extração é usado durante funcionamento do reator e forma um padrão repetitivo.
Alternativamente, a parte superior e inferior da onda senoidal não têm que ser uniformes. Na verdade, pode ser preferível utilizar um padrão de onda senoidal modificada.
Por exemplo, o tempo durante o qual a válvula está na percentagem de abertura máxima pode ser estendido, de modo que uma maior quantidade de pasta fluida seja extraída durante um maior período de tempo. Adicional ou alternativamente, o tempo durante o qual a válvula está na percentagem de abertura do cavado pode ser reduzido, de modo que a extração seja interrompida durante um menor período de tempo. Contudo, é desejável que a percentagem de abertura de cavado seja mantida durante um tempo suficiente para produzir um pulso de pressão localizada suficiente para remover polímero acumulado na abertura da válvula. A Figura 3 (c) representa a abertura e fechamento da válvula de extração em um padrão de onda senoidal modificada, de modo que pulsos de pressão localizada são criados na válvula de extração. A válvula está aberta até uma percentagem de abertura máxima, por exemplo 40%. Depois da abertura da válvula alcançar o seu máximo, permanece na percentagem de abertura máxima durante um tempo predeterminado e em seguida começa um fechamento relativamente gradual até que alcança uma percentagem de abertura do cavado, por exemplo 10%. Em seguida a válvula é aberta de modo relativamente gradual até que alcança novamente a percentagem de abertura máxima. Esta seqüência é repetida e a percentagem de abertura pode ser registrada ao longo do tempo com o resultado de que um padrão de onda senoidal modificada é mostrado pelo gráfico. O padrão de onda senoidal de abertura e fechamento da válvula de extração é usado durante funcionamento do reator e forma um padrão repetitivo. A Figura 4 representa a abertura completa e o fechamento completo da válvula de extração em um padrão repetitivo. No gráfico mostrado na Figura 4, o eixo geométrico x é tempo e o eixo geométrico y é o grau de abertura da válvula de extração, expresso como uma fração durante a qual a válvula de extração está aberta. "1,0" é o ponto superior do eixo geométrico y e significa que a válvula está completamente aberta, enquanto que "0" é o ponto inferior do eixo geométrico y e significa que a válvula está completamente fechada. Neste padrão, a válvula de extração está usualmente 50% aberta (a fração de abertura é 0,5), mas em tempos estabelecidos, a válvula é completamente aberta, isto é, a válvula é aberta 100%, durante um período de tempo relativamente breve. Por exemplo, para um padrão como mostrado na Figura 4 com um tempo de ciclo de 5 segundos, a válvula está completamente aberta durante 1/10 segundo, depois do que volta para a sua fração de abertura de referência. Um período curto depois, a válvula é completamente fechada durante 1/10 segundo, depois do que volta para a sua fração de abertura de referência. A abertura de referência pode ser ajustada com base nas condições de funcionamento. A abertura e/ou fechamento podem ser entre aproximadamente 0,001 segundo e aproximadamente 100 segundos, alternativamente entre aproximadamente 0,01 segundo e aproximadamente 10 segundos, alternativamente entre 1/20 segundo e 1/5 segundo. Este padrão repetitivo é vantajoso pelo fato de que a pasta é geralmente extraída a uma taxa estável, mas as vantagens de pulsos de pressão localizada são periodicamente utilizadas para remover ou deformar potenciais obstruções de polímero de modo que possam passar mais facilmente. A pressão do reator podería ser controlada pelo ajuste da abertura de referência de funcionamento da válvula (mostrada na Figura 4 como fração de abertura 0,5, ou 50%) como poder ia ser qualquer fração de abertura de acima de 0 até 1,0. Alternativamente, a pressão do reator poderia ser controlada pela extensão relativa dos períodos de tempo durante os quais a válvula está completamente aberta ou completamente fechada. A presente invenção não necessita ser utilizada durante todo o processo de polimerização. Na verdade, observa-se que a presente invenção pode ser usada durante um período relativamente curto do processo de polimerização. Pode ser usada outra técnica de extração durante o restante do processo de polimerização. Por exemplo, pode ser desejável usar uma técnica de extração contínua durante a maior parte do processo de polimerização, mas ocasional ou periodicamente utilizar o padrão de extração descontínua da Figura 3(a) com a finalidade de limpar a válvula de extração.
Embora a invenção tenha sido descrita em detalhe com a finalidade de ilustração, não deve ser considerada como limitada por aquela, mas destina-se a cobrir todas as alterações dentro do seu espírito e âmbito.
Claims (20)
1. Processo de polimerização caracterizado por compreender: polimerizar em uma zona de reação em malha, pelo menos um monômero de olefina para produzir uma pasta fluida que compreende um meio liquido e partículas sólidas de polímero de olefina; extrair, através de uma válvula de extração, uma porção da pasta fluida como pasta extraída e fechar e abrir completa e repetidamente a válvula de extração em intervalos estabelecidos, de modo que a pasta extraída seja removida descontinuamente do reator; onde a válvula de extração não está localizada em um ramal de sedimentação.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula de extração compreende uma válvula esférica.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda a manutenção de uma concentração de partículas sólidas de polímero de olefina na pasta fluida na zona de reação maior que 40% em peso com base no peso das partículas sólidas de polímero de olefina e no peso do meio líquido.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a zona de reação tem um volume maior que 75.708 litros.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a zona de reação tem um volume maior que 113.562 litros.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a zona de reação tem um volume maior que 132.489 litros.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula de extração está completamente fechada em intervalos estabelecidos.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula de extração funciona com uma abertura de referência entre 20% e 60% e a referida válvula de extração periodicamente abre completamente e fecha completamente.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula de extração está pelo menos 60% aberta em intervalos estabelecidos.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os intervalos estabelecidos para repetidamente fechar e abrir totalmente a válvula de extração se estende por substancialmente toda a etapa de polimerização.
11. Processo de polimerização, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender: polimerizar em uma zona de reação em malha, pelo menos um monômero de olefina para produzir uma pasta fluida que compreende um meio liquido e partículas sólidas de polímero de olefina; extrair, através de uma válvula de extração, uma porção da pasta fluida como pasta extraída e fechar e abrir a válvula de extração em um padrão repetitivo.
12. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o fechamento e abertura compreendem o fechamento e abertura da válvula de extração em um padrão de onda senoidal.
13. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o fechamento e abertura em um padrão repetitivo compreendem o fechamento e abertura da válvula de extração em um padrão de onda senoidal modificada.
14. Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o padrão de onda senoidal modificada tem um máximo e um cavado, e a válvula de extração está completamente fechada no cavado do padrão de onda senoidal modificada.
15. Processo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de a válvula de extração está completamente aberta no máximo do padrão de onda senoidal modificada.
16. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a válvula de extração compreende uma válvula esférica.
17. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender ainda a manutenção de uma concentração de partículas sólidas de polímero de olefina na pasta fluida na zona de reação maior que 40% em peso com base no peso das partículas sólidas de polímero de olefina e no peso do meio líquido.
18. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a zona de reação tem um volume maior que 75.708 litros.
19. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a zona de reação tem um volume maior que 113.562 litros.
20. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a zona de reação tem umvolume maior que 132.489 litros.
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