BR112012005224A2 - Processo para reciclar correntes de produto separadas de uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto - Google Patents

Processo para reciclar correntes de produto separadas de uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto Download PDF

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Abstract

processo para reciclar correntes de produto separadas de uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto. a presente invenção se refere a um processo para reciclar correntes de produto que foram separadas de uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto que compreende monômero de olefina, co-monômero de olefina, diluente de hidrocarboneto e componentes tais como h2, n2, 02, co, c02, e formaldeído. de acordo com o presente processo uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto é separada em a) uma primeira corrente lateral que compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina; b) uma segunda corrente lateral que é substancialmente livre de hidrogênio e compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina, c) uma corrente inferior que compreende diluente de hidrocarboneto substancialmente livre de olefina, e d) uma corrente superior de vapor que compreende monômero de olefina, diluente de hidrocarboneto e componentes tais como formaldeído, h2, n2, 02, co e c02. o presente processo ainda inclui reciclar dita primeira e dita segunda correntes laterais em um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: “PROCESSO PARA RECICLAR CORRENTES DE PRODUTO SEPARADAS DE UMA CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO QUE CONTÉM HIDROCARBONETO”.
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção se refere geralmente à polimerização de olefina. Em particular, a presente invenção se refere a um processo para a separação de uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto que compreende monômero de olefina, um ou mais co-monômeros opcionais e diluente de hidrocarboneto em diferentes correntes de produto e inclui a reciclagem das correntes de produto separadas em um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal. A presente invenção assim se refere a um optimização do sistema e processo de reciclagem durante a polimerização de olefina.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
As polimerizações de olefina são freqüentemente levadas a cabo utilizando monômero, diluente e catalisador e opcionalmente co-monômeros e hidrogênio em um reator. Quando a polimerização é realizada sob condições de pasta, o produto consiste usualmente em partículas sólidas e está em suspensão em um diluente. Os conteúdos da pasta do reator são circulados continuamente com uma bomba para manter suspensão eficiente das partículas sólidas de polímero no diluente líquido. O produto é descarregado por meio de suportes de assentamento, que operam em um princípio de batelada para recuperar o produto. O assentamento nos suportes é usado para aumentar a concentração de sólidos da pasta finalmente recuperada como pasta de produto.
Alternativamente, a pasta de produto pode ser alimentada a um segundo reator conectado em série ao primeiro reator onde uma segunda fração de polímero pode ser produzida. Tipicamente, quando dois reatores em série são utilizados desta maneira, o produto de polímero resultante é um produto de polímero bimodal, que compreende uma primeira fração de polímero produzida no primeiro reator e uma segunda fração de polímero produzida no segundo reator, e tem uma distribuição de peso molecular bimodal. O produto resultante também usualmente consistirá em partículas sólidas em suspensão em um diluente e então será descarregado desde o segundo reator utilizando suportes de assentamento de uma maneira similar como explicado anteriormente.
A pasta de produto recuperada em um processo de polimerização de olefina compreende uma pasta de sólidos de polímero em um líquido que contém diluente, monômero não reagido dissolvido, e opcionalmente co-monômero dissolvido não reagido. Tipicamente este líquido também inclui traços de elementos mais pesados, por exemplo, oligômeros, e elementos mais leves incluindo H2, N2, O2, CO e/ou CO2. Catalisador geralmente estará contido no polímero.
Uma vez que é recuperada do reator, a pasta de produto é descarregada a um
2/23 tanque de vaporização, através de linhas de vaporização, onde a maioria do diluente e monômeros não reagidos e opcionalmente co-monômeros não reagidos são retirados por vaporização. Depois disso, é altamente desejável tratar adicionalmente os vapores com a finalidade de recuperar o monômero não reagido, opcionalmente co-monômero não reagido e o diluente, uma vez que existe um interesse econômico em reutilizar estes componentes separados incluindo o monômero, o co-monômero, e o diluente, em um processo de polimerização.
É conhecido no estado da técnica que uma corrente de vapor que compreende monômero não reagido, co-monômero não reagido e diluente emitido desde o efluente de um processo de polimerização pode ser tratada em um sistema de destilação para separação de seus componentes. Tradicionalmente, o diluente é capturado através de um processo complicado de modo que tal diluente pode ser reciclado ao reator.
A Patente US N° 4.589.957, por exemplo, descreve um processo de separação de uma corrente de vapor que contêm hidrocarboneto que compreende monômero, comonômero e diluente emitido desde o efluente de uma homo-polimerização e/ou coprocesso de polimerização. O processo descrito compreende submeter a corrente de vapor a uma destilação em dois estágios proporcionada com uma zona de acumulação comum em que o condensado desde a zona de acumulação serve como a fonte de alimentação para a segunda destilação e refluxo para a primeira destilação.
No entanto, um problema encontrado em muitos sistemas de destilação, é que existe um separação sub-ótima de elementos mais leves, incluindo H2, N2, O2, CO e/ou CO2, do diluente recuperado. Como uma conseqüência, a utilização de correntes de diluentes separadas que contém estes componentes em um processo de polimerização pode seriamente reduzir a eficiência de polimerização e resultar em condições de polimerização sub-ótimas. Especialmente no caso de reutilizar correntes de diluentes separadas em um processo de polimerização para preparar produto de polímero bimodal, é, por exemplo, requerido para recuperar correntes de diluente em que a quantidade residual de elementos mais leves tais como hidrogênio, é substancialmente reduzida com a finalidade de ser capas de utilizar estas correntes de diluente em reatores em que o componente de maior peso molecular de um produto de polímero bimodal é preparado.
Um exemplo de um processo de recuperação que é atualmente aplicado para cumprir este requerimento envolve a produção de grandes quantidades de correntes de diluente que são substancialmente livres de olefina. No entanto, tal processo de recuperação envolve a reutilização de uma corrente de diluente que é de fato pura demais para esse propósito uma vez que substancialmente não possui monômero de olefina e, portanto também é muito cara para essa utilização. Além disso, métodos de separação adaptados para recuperar grandes quantidades de diluente substancialmente livre de olefina
3/23 acarreta um número de problemas e desvantagens, incluindo entre outros requerer altas quantidades de energia para levar a cabo o processo de separação; resultar em quantidades aumentadas de monômero de olefinas que têm que ser separadas dos elementos mais leves tais como aqueles dados anteriormente; perda aumentada de monômero de olefina, reduzida estabilidade dos sistemas de destilação; etc.
Em vista do anterior, permanece uma grande necessidade na técnica para métodos otimizados para reciclar correntes de alimentação que contém hidrocarboneto que necessitam ser separadas em correntes que podem ser recicladas a um processo de polimerização, especialmente em que poliolefinas bimodais, tal como, por exemplo, polietileno bimodal, é preparado. Além disso, existe uma necessidade na técnica de proporcionar um processo de reciclagem de diluente que seja mais barato de construir e/ou de operar.
SUMÁRIO
Os depositantes proporcionam um processo que supera pelo menos alguns dos problemas mencionados anteriormente. Além disso, é proporcionado um processo otimizado para separar uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto em diferentes correntes de produto e para reutilizar ditas correntes separadas de produto. Mais em particular, o processo proporcionado no presente documento permite reciclar de maneira ótima as correntes separadas em um processo de polimerização para preparar polímero bimodal.
Em um primeiro aspecto, a invenção, além disso, proporciona um processo para reciclar correntes de produto separadas de uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto que compreende monômero de olefina, um ou mais opcional co-monômero de olefina, diluente de hidrocarboneto e componentes tais como H2, N2, O2, CO, CO2, e formaldeído, em que dita corrente de alimentação que contém hidrocarboneto é separada pelas etapas de:
a) introduzir dita corrente de alimentação em uma primeira coluna de destilação para submeter dita alimentação a condições de destilação adaptadas para remover a1) uma corrente inferior que compreende diluente de hidrocarboneto e um ou mais co-monômeros opcionais, e a2) uma corrente superior que compreende diluente de hidrocarboneto, monômero de olefina e componentes tais como H2, N2, O2, CO, CO2, e formaldeído;
b) condensar a corrente superior emitida desde a primeira coluna de destilação na etapa a2) para formar um condensado e armazenar dito condensado em um separador (108) adaptadas para separar uma corrente de vapor e uma corrente líquida;
c) remover do dito separador a dita corrente de vapor que compreende monômero de olefina, diluente de hidrocarboneto e componentes tais como formaldeído, H2,
4/23
Na, Oa, CO e CO2;
d) condensar a corrente de vapor removida na etapa c) para formar urn condensado e armazenar dito condensado em um separador adaptadas para separar uma corrente de vapor e uma corrente líquida (15);
e) remover de dito separador dita corrente líquida da etapa d);
f) separar dita corrente líquida em uma primeira corrente lateral que compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina; e uma corrente restante;
g) introduzir dita corrente restante em uma segunda coluna de destilação e submeter a dita corrente restante a condições de destilação adaptadas para remover g1) uma corrente inferior que compreende diluente de hidrocarboneto substancialmente livre de olefina, g2) uma segunda corrente lateral substancialmente livre de hidrogênio que compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina, e g3) uma corrente superior de vapor que compreende monômero de olefina, diluente de hidrocarboneto e componentes tais como formaldeído, H2, N2, O2, CO e CO2.
De acordo com 0 presente método, é ainda notado que a corrente de vapor emitida desde 0 separador da primeira coluna de destilação é enviada/alimentada ao condensador superior da segunda coluna de destilação. A presente invenção é assim caracterizada por compreender pelo menos dois ciclos de condensação/separação proporcionados em série. Isto vantajosamente permite limitar perda de monômero, e, portanto, reduzir custos de produção. Em particular, no caso de produção de polietileno, tal modo de operação permite limitar a perda de etileno com a purga de etano em caso de configuração bimodal dos reatores. Em outra modalidade do presente processo, uma porção do condensado armazenada na etapa b) é removida como corrente líquida e passada como refluxo à primeira coluna de destilação.
Em uma modalidade preferida, a invenção proporciona um processo em que dita primeira e dita segunda correntes laterais são recicladas em um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal que compreende pelo menos duas frações de poliolefina diferentes que foram obtidas em dois reatores de polimerização diferentes conectados entre si em série, e em que uma de ditas frações tem um peso molecular maior que dita outra fração, e em que dita segunda corrente lateral é reutilizada no processo de polimerização em que a fração de poliolefina que tem o peso molecular maior é preparada, e em que dita primeira corrente lateral é reutilizada no processo de polimerização em que a outra fração de poliolefina é preparada.
Em outras palavras, o presente processo envolve as etapas de reciclar dita primeira e dita segunda correntes laterais em um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal que compreende pelo menos duas frações de poliolefina diferentes que foram
5/23 obtidas em dois reatores de polimerização diferentes conectados entre si em série, e em que uma de ditas frações tem um peso molecular maior que dita outra fração. A segunda corrente lateral é reutilizada no processo de polimerização em que a fração de poliolefina que tem o peso molecular maior é preparada e a primeira corrente lateral é reutilizada no processo de polimerização em que a outra fração de poliolefina, isto é, a fração de poliolefina que tem o menor peso molecular, é preparada. A primeira corrente lateral pode assim ser alimentada a um reator em que a fração de poliolefina que tem o peso molecular maior é preparada, enquanto a segunda corrente lateral pode ser alimentada ao reator em que dita outra fração de poliolefina é preparada.
Em ainda outra modalidade, a invenção proporciona um processo em que dita corrente inferior da etapa g1) é reutilizada em um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal que compreende pelo menos duas frações de poliolefina diferentes que foram obtidas em dois reatores de polimerização diferentes conectados entre si em série, e em que uma de ditas frações tem um peso molecular maior que dita outra fração, e em que dita corrente inferior é reutilizada no processo de polimerização em que a fração de poliolefina que tem o peso molecular maior é preparada.
Em outra modalidade, a invenção proporciona um processo que compreende as etapas de
h) condensar a corrente superior de vapor obtida na etapa g3), opcionalmente em mistura da corrente de vapor removida na etapa c) para formar um condensado, e armazenar o condensado assim formado em um separador; e
i) submeter o condensado armazenado obtida na etapa h) a etapas e) a g).
Preferivelmente, o processo compreende ainda a etapa de remover do condensado armazenado na etapa d) uma corrente de vapor que compreende monômero de olefina, e componentes tais como formaldeído, H2, N2, 02, CO e CO2; e recuperar monômero de olefina de dita corrente de vapor.
Em ainda outra modalidade, a presente invenção proporciona um processo que pode compreender ainda a etapa de introduzir a corrente inferior da etapa a1) em uma terceira coluna de destilação (3) para submeter dita corrente inferior a condições de destilação adaptadas para remover 1) uma corrente lateral que compreende um ou mais comonômeros opcionais, 2) uma corrente superior que compreende diluente de hidrocarboneto e opcionalmente co-monômero, e 3) uma corrente inferior que compreende componentes pesados.
Preferivelmente a corrente lateral 1) é tomada da parte inferior da coluna de destilação por exemplo, da bandeja 3 da coluna, quando contando da parte inferior da coluna. Geralmente, a corrente superior da terceira coluna de destilação conterá somente quantidades menores de co- monômero.
6/23
Esta corrente superior da terceira coluna de destilação que compreende diluente de hidrocarboneto pode ser alimentada de volta à primeira coluna de destilação. Preferivelmente, a corrente superior que sai da parte superior da terceira coluna de destilação é esfriada em primeiro lugar em um condensador superior da terceira coluna de destilação. Então a corrente condensada, emitida na saída do condensador da terceira coluna de destilação é coletada em um tambor de refluxo da terceira coluna de destilação. O condensado pode então ser dividido em duas partes: uma primeira parte do mesmo é enviada como refluxo até a terceira coluna de destilação e uma segunda parte é reciclada como alimentação à primeira coluna de destilação.
Alternativamente ou em combinação com o mesmo, a corrente inferior da etapa a1) pode também vantajosamente ser reutilizada no processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal. Especialmente pode ser alimentada ao reator em que a fração de poliolefina com a fração de maior peso molecular é preparada. Em configuração bimodal, o reator em que a fração de poliolefina com a fração de maior peso molecular é preparada é também o mesmo em que a concentração de co-monômero (por exemplo, hexeno) é a maior.
Deve ser notado que todos os valores que são dados no presente documento em ppm o que significa que se referem a valores de ppm em peso. Portanto os termos ppm e ppm em peso são usados no presente documento como sinônimos.
Em outra modalidade, a presente invenção proporciona um processo em que dita primeira corrente lateral da etapa f) compreende pelo menos 3 % em peso, mais preferivelmente pelo menos 5 % em peso de monômero de olefina. Em outra modalidade, a presente invenção proporciona um processo em que dita primeira corrente lateral da etapa f) compreende menos de 10 % em peso de monômero de olefina, e por exemplo, menos de 8 % em peso de monômero de olefina.
Em outra modalidade, a presente invenção proporciona um processo em que dita primeira corrente lateral da etapa f) compreende entre 100 e 10000 ppm em peso de hidrogênio, preferivelmente entre 100 e 5000 ppm em peso. Em uma modalidade preferida dita primeira corrente lateral da etapa f) compreende menos de 500 ppm em peso de hidrogênio.
Em ainda outra modalidade, a invenção proporciona um processo em que dita segunda corrente lateral da etapa g2) é removida do terço superior de dita segunda coluna de destilação. Em uma modalidade, a presente invenção proporciona um processo em que dita segunda corrente lateral da etapa g2) compreende pelo menos 2 % em peso de monômero de olefina, preferivelmente pelo menos 2,5 % em peso, e mais preferivelmente pelo menos 3 % em peso de monômero de olefina. Em outra modalidade, a presente invenção proporciona um processo em que dita segunda corrente lateral da etapa g2)
7/23 compreende como máximo 5 ppm em peso, preferivelmente como máximo 2 ppm em peso, mais preferivelmente como máximo 1 ppm em peso de hidrogênio.
Em ainda outra modalidade, a presente invenção proporciona um processo em que dita corrente inferior da etapa g1) compreende menos de 5 ppm em peso de monômero de olefina, e preferivelmente menos de 1 ppm em peso de monômero de olefina. Em outra modalidade, a presente invenção proporciona um processo em que dita corrente inferior da etapa g1) compreende menos de 5000 ppm em peso de co-monômero de olefina.
Em uma outra modalidade preferida, um processo é proporcionado em que dita corrente de alimentação que contém hidrocarboneto que compreende monômero de olefina, co-monômero e diluente de hidrocarboneto é uma corrente de efluente obtida de um processo de polimerização para preparar poliolefina monomodal ou bimodal. Preferivelmente, dito monômero de olefina é etileno, dito co-monômero é 1- hexeno e dito diluente de hidrocarboneto é isobutano.
O presente processo inclui a recuperação de uma corrente lateral que é substancialmente livre de hidrogênio. Esta corrente lateral é tão rica quanto possível em monômero de olefina embora ainda seja pobre o suficiente em hidrogênio, de modo que pode ser alimentada ao reator em que a fração de polímero que tem o peso molecular maior é preparada durante um processo de polimerização bimodal. Conseqüentemente, a necessidade de utilizar uma corrente de hidrocarboneto livre de olefina para este propósito é fortemente reduzida. Uma vez que a taxa de fluxo de vapor usado para ferver novamente a coluna de destilação é diretamente proporcional à taxa de fluxo de corrente de hidrocarboneto livre de olefina a ser obtida como corrente inferior, a redução esta corrente inferior ainda torna possível reduzir significativamente o consumo de vapor necessário para assegurar a ebulição de novo apropriada da coluna de destilação.
Outra vantagem da presente invenção é que dita corrente lateral substancialmente livre de hidrogênio absorverá monômero de olefina, e portanto, significativamente reduzirá por exemplo, em mais de 50 % - a corrente de vapor não condensável que contém a parte principal do hidrogênio que entra na seção de reciclagem e que é removida da seção de reciclagem e enviada a uma unidade de recuperação de monômero. Portanto, a presente invenção permite recuperar uma porção maior do monômero de olefina que entra na seção de reciclagem antes de ser enviada a uma unidade de recuperação em comparação com processos de recuperação atualmente aplicados. Por exemplo, a presente invenção permite recuperar uma porção maior de monômero de etileno que entra na seção de reciclagem antes de ser enviada a uma unidade de recuperação de etileno (ERU) em comparação com processos de recuperação atualmente aplicados. De acordo com o presente processo, recuperar uma corrente lateral substancialmente livre de hidrogênio da corrente de alimentação de hidrocarboneto permite significativamente reduzir a perda de monômero de
8/23 etileno.
Ainda de acordo com o presente processo menos corrente de vapor não condensável que contém elementos mais leves necessita ser enviada à unidade de recuperação de monômero e o tamanho da unidade de recuperação de monômero, por exemplo, uma unidade de recuperação de etileno, pode ser significativamente reduzida. Isto tem importantes benefícios e repercussões econômicas e ambientais.
Além disso, inesperadamente, os depositantes viram que o presente processo envolvendo a recuperação de a) uma primeira corrente lateral que compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina; b) uma segunda corrente lateral que é substancialmente livre de hidrogênio e compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina, c) uma corrente inferior que compreende diluente de hidrocarboneto substancialmente livre de olefina, e d) uma corrente superior de vapor que compreende monômero de olefina restante, diluente de hidrocarboneto restante e componentes restantes tais como formaldeído, H2, N2, O2, CO e CO2 tem eficiência e estabilidade melhoradas em comparação com sistema de destilação convencional que não possui a recuperação de dita segunda corrente lateral.
O presente processo de recuperação otimizado é particularmente adequado para propocionar correntes de diluentes para reutilização em um sistema de polimerização para preparar produto de polímero bimodal. Em particular, a presente invenção proporciona um processo que possibilita para recuperar separadamente I) uma corrente lateral de diluente substancialmente livre de hidrogênio que pode ser usada no reator em que a fração de maior peso molecular de um polímero bimodal é preparada; e II) uma corrente de diluente lateral que pode ser usada no reator em que o fração de menor peso molecular de um polímero bimodal é preparada. Assim o presente processo proporciona de maneira ótima duas correntes laterais que cada uma pode ser reutilizada para alimentar diluente aos respectivos reatores aplicados no processo de polimerização para preparar poliolefinas bimodais, por exemplo, polietileno bimodal.
Em outro aspecto, a invenção, portanto, também se refere à utilização de um processo de acordo com a invenção em um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal, tal como, por exemplo, polietileno bimodal, que compreende pelo menos duas frações de poliolefina diferentes que foram obtidas em dois reatores de polimerização diferentes conectados entre si em série, e em que uma de ditas frações tem um peso molecular maior, que compreende as etapas de:
alimentar monômero de olefina, um diluente, pelo menos um catalisador de polimerização, opcionalmente hidrogênio, e um ou mais co-monômero(s) opcional(is) de olefina a um primeiro reator, polimerizar dito monômero de olefina em dito primeiro reator para produzir uma pasta de polímero que compreende uma primeira fração de poliolefina no
9/23 diluente, transferir dita pasta de polímero desde dito primeiro reator até um segundo reator, alimentar monômero de olefina, um diluente, opcionalmente hidrogênio, e um ou mais co-monômero(s) opcional(is) de olefina a dito segundo reator, polimerizar dito monômero de olefina e ditos um ou mais co-monômero(s) de olefina opcional(is) em dito segundo reator para produzir uma pasta que compreende uma segunda fração de poliolefina no diluente, dita segunda fração de poliolefina que tem um peso molecular diferente da fração de poliolefina produzida em dito primeiro reator, e descarregar do dito segundo reator uma pasta que compreende poliolefina bimodal em dito diluente, recuperar poliolefina bimodal da pasta pela separação de pelo menos uma maioria do diluente da pasta em uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto, e submeter dita corrente de alimentação que contém hidrocarboneto a um processo como é descrito no presente documento.
Em ainda outro aspecto, a invenção também proporciona um sistema de polimerização para preparar poliolefina bimodal que compreende dois reatores de polimerização conectados entre si em série operativamente conectados a um sistema de destilação, o sistema de destilação que compreende uma primeira coluna de destilação e uma segunda coluna de destilação que são operativamente conectadas entre si em série; e em que dita primeira coluna de destilação que é configurada para separar uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto que compreende monômero de olefina, opcionalmente um ou mais co-monômero e diluente de hidrocarboneto, em uma corrente inferior que compreende diluente de hidrocarboneto e um ou mais opcional co- monômero, e uma corrente superior que compreende diluente de hidrocarboneto, monômero de olefina e componentes tais como H2, N2, O2, CO, CO2, e formaldeído; é proporcionado com pelo menos um condensador para condensar dita corrente superior de alimentação para formar uma corrente condensada e pelo menos um separador, operativamente conectados a dito condensador e adaptada para separar dita corrente condensada em uma corrente de vapor e uma corrente líquida; e em que dita segunda coluna de destilação que é configurada para separar uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto que compreende monômero de olefina, opcionalmente um ou mais co-monômero e diluente de hidrocarboneto, em uma corrente inferior que compreende diluente de hidrocarboneto substancialmente livre de olefina, uma corrente lateral substancialmente livre de hidrogênio que compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina, e uma corrente superior que compreende monômero de olefina, diluente de
10/23 hidrocarboneto e componentes tais como formaldeído, H2, N2, O2, CO e CO2, é proporcionado com pelo menos um condensador para condensar dita corrente superior para formar uma corrente condensada e pelo menos um separador, operativamente conectados a dito condensador e adaptados para separar dita corrente condensada em uma corrente de vapor e uma corrente líquida, da qual um parte é separada como uma primeira corrente lateral que compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina.
A presente invenção será revelada adicionalmente em detalhe a seguir no presente documento. A descrição é somente dada por meio de exemplo e não limita a invenção. Os números de referência se referem às figuras anexas ao documento.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
A Figura 1 representa uma vista esquemática de uma modalidade de um sistema de destilação que compreende duas colunas de destilação de acordo com a presente invenção.
A Figura 2 representa uma vista esquemática de uma modalidade de um sistema de destilação que compreende três colunas de destilação de acordo com a presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A presente invenção é dirigida a um processo para separar uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto que compreende monômero de olefina, um ou mais co-monômeros de olefina opcionais, diluente de hidrocarboneto e componentes tais como H2, N2, 02, CO, CO2, e formaldeído em diferentes correntes de produto e compreende ainda reciclar as correntes de produto recuperadas separadamente em um processo de polimerização, preferivelmente para preparar polímero bimodal. O presente processo é otimizado em termos de separação em diferentes correntes de produto e em termos de reciclagem das correntes separadas, em particular pelo controle ou redistribuição das quantidades de correntes de produto recuperadas e das concentrações de reagentes dentro de ditas correntes recuperadas.
A corrente de alimentação que contém hidrocarboneto que é separada de acordo com a presente invenção geralmente será uma corrente superior que vem de um tanque de vaporização e colunas de purga de um reator de polimerização, em que uma corrente que contém solvente/diluente, polímero e monômero não reagidos é vaporizada ou de outra forma tratada para remover solvente ou diluente e monômeros daí.
Em outra modalidade dita corrente de alimentação que contém hidrocarboneto pode ser uma corrente superior que vem de outra coluna de destilação.
A corrente de alimentação que contém hidrocarboneto que é separada e reciclada de acordo com a presente invenção pode ser obtida de qualquer processo de polimerização que produz um efluente que compreende uma pasta de sólidos particulados de polímero
11/23 suspensos em um meio líquido que compreende um diluente e monômero não reagido. Tais processos de reação incluem aqueles que são conhecidos na especialidade como polimerizações que forma partículas, também referidas como polimerizações em pasta.
Como é usado no presente documento, o termo pasta de polimerização ou pasta de polímero ou pasta significa substancialmente uma composição de duas fases incluindo sólidos de polímero e líquido. Os sólidos incluem catalisador e uma olefina polimerizada, tal como polietileno. Os líquidos incluem um diluente inerte, tal como isobutano, com monômero dissolvido tal como etileno, opcionalmente co- monômero, tal como 1-hexeno, agentes de controle de peso molecular, tal como hidrogênio, agentes anti-estáticos, agentes antiincrustantes, seqüestrantes, e outros aditivos de processo.
Em uma modalidade preferida, a presente invenção é dirigida ao processo de separação de uma corrente de vapor, que é emitida desde o efluente de um reação de polimerização de etileno. A polimerização de etileno adequada inclui, mas não é limitada a homo-polimerização de etileno, e co-polimerização de etileno e um co-monômero de 1olefina de cadeia longa tal como buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno ou 1-deceno. Uma corrente de componente presentemente preferida separada de acordo com a invenção compreende monômero, tal como etileno, co- monômero, tal como 1-hexeno, e diluente, tal como isobutano. Deve ser reconhecido, no entanto, que o sistema de destilação da invenção é igualmente aplicável a outros sistemas de monômero, co-monômero e diluente na medida em que vapores de alimentação compreendem hidrocarbonetos, que permitem separação por destilação. Traços de ambos os componentes pesados, por exemplo, oligômeros, e elementos mais leves tais como formaldeído, N2, H2, e componentes tais como O2, CO e CO2 estão geralmente também presentes em tal correntes de efluente.
Mais em particular, a presente invenção se refere a um processo de separação de uma alimentação que contém hidrocarboneto, em que dita corrente de alimentação que contém hidrocarboneto é uma corrente de efluente obtida de um processo de polimerização para preparar poliolefinas monomodal ou bimodal, tal como polietileno monomodal ou bimodal (PE), e preferivelmente para preparar polietileno bimodal. PE Bimodal se refere a PE que é fabricado utilizando dois reatores, que são conectados entre si em série, as condições de operação sendo diferentes nos dois reatores. PE Monomodal é produzido em um reator individual ou utilizando dois reatores em série, com condições de operação idênticas.
O termo separação como é usado no presente documento se refere à etapa de fracionamento uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto em diferentes frações, que pode ser reutilizada.
Além disso, de acordo com o presente processo as correntes de produto separadas de dita corrente de alimentação que contém hidrocarboneto são recicladas em um processo
12/23 de polimerização de olefina, preferivelmente em um processo de polimerização de etileno, e mais preferivelmente em um processo de polimerização para preparar poliolefinas bimodais, tal como polietileno bimodal.
Os termos produto de poliolefina bimodal ou poliolefina bimodal como é usado na presente invenção significam que designam produtos de polímero que compreendem pelo menos duas frações de polímero de olefina em que uma fração tem um menor peso molecular que a outra fração. Os termos produto de polietileno bimodal ou polietileno bimodal como é usado na presente invenção significam que designam produtos de polímero que compreendem pelo menos duas frações de polímero de etileno em que ums fração tem um menor peso molecular que a outra fração. Poliolefinas bimodais, tal como PE bimodal, podem ser produzidas em um processo de etapas seqüenciais, utilizando reatores de polimerização acoplados em série e utilizando diferentes condições em cada reator, as diferentes frações produzidas nos diferentes reatores terá cada um seu próprio peso molecular.
Em uma modalidade um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal, tal como polietileno bimodal, é levado a cabo em uma unidade de reatores de polimerização de dupla circulação que consiste em dois reatores de circulação completa de líquido, que compreende um primeiro e um segundo reator conectados em série por um ou mais suportes de assentamento do primeiro reator conectado para descarga de pasta desde o primeiro reator até o dito segundo reator. A primeira fração de poliolefina, diluente e catalisador podem ser continuamente ou descontinuamente transferidos desde dito primeiro reator até dito segundo reator.
Mais em particular, em uma modalidade, uma primeira poliolefina, por exemplo, uma primeira fração de polietileno é obtida por meio de um primeiro processo de polimerização de monômero de olefina, tal como, por exemplo, etileno, em um diluente, tal como, por exemplo, isobutano, na presença de um catalisador. Tal primeiro processo de polimerização compreende as etapas de alimentar monômero de olefina, um diluente, pelo menos um catalisador de polimerização, opcionalmente hidrogênio, e um ou mais opcional co- monômero(s) de olefina, tal como, por exemplo, 1-hexeno, ao dito primeiro reator, e polimerizar dito monômero de olefina em dito primeiro reator para produzir uma primeira fração de poliolefina, diluente e catalisador é transferido desde dito primeiro reator até um segundo reator. No segundo reator uma segunda fração de poliolefina é obtida pela alimentação do monômero de olefina, tal como, por exemplo, etileno, um diluente, tal como por exemplo, isobutano, opcionalmente hidrogênio, e um ou mais co- monômero(s) de olefina opcional(is), tal como por exemplo, 1-hexeno, ao dito segundo reator; polimerizar dito monômero e dito um ou mais co-monômero(s) opcional(is) de olefina em dito segundo reator para produzir uma segunda fração de poliolefina em dito segundo reator. Dita segunda
13/23 fração de poliolefina tem um peso molecular diferente que a fração de poliolefina produzida em dito primeiro reator. Desde o segundo reator produto de poliolefina bimodal que compreende dita primeira e dita segunda fração de poliolefina é então recuperado. Este produto de poliolefina bimodal é então fornecido, opcionalmente em combinação com um ou mais aditivos a um extrusora.
Em uma modalidade particularmente preferida do método anterior, dita segunda fração de poliolefina produzida em dito segundo reator tem um menor peso molecular que dita primeira fração de poliolefina produzida em dito primeiro reator. Em uma outra modalidade preferida, hidrogênio é adicionado ao segundo reator em que a segunda fração de poliolefina é produzida que tem um menor peso molecular que dita primeira fração de poliolefina.
Em uma modalidade preferida, uma primeira fração de polietileno preparada em uma primeira reação é um componente de alto peso molecular (HMW), composto de um homopolímero ou copolímero etileno, por exemplo, com uma massa molecular média em peso > 300.000 g/mol, preferivelmente desde 300.000 até 700.000 g/mol e muito particularmente preferivelmente desde 300.000 até 600.000 g/mol, e preferivelmente que tem um peso molecular maior que a segunda fração de polietileno. Em uma outra modalidade preferida, uma segunda fração de polietileno preparada em uma segunda reação é um componente de baixo peso molecular (LMW), composto de um homopolímero de etileno ou copolímero de etileno, por exemplo, com uma massa molecular média em peso de desde 8000 até 80.000 g/mol, preferivelmente desde 20.000 até 70.000 g/mol e muito particularmente preferivelmente desde 30.000 até 60.000 g/mol, e preferivelmente que tem um menor peso molecular que a primeira fração de polietileno.
O termo reciclagem ou reutilização são usados na presente invenção no presente documento como sinônimos e ambos se referem à etapa de enviar ou alimentar uma corrente de produto que foi separada de uma corrente de efluente que contém hidrocarboneto de volta a um reator de polimerização para utilização no mesmo.
Separação de uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto -também denota corrente de efluente que contém hidrocarboneto- em diferentes correntes separadas de produto é transportada em um sistema de destilação. Os termos sistema de destilação ou sistema de separação, sistema de recuperação ou seção de reciclagem, são usados em algumas modalidades da presente invenção como sinônimos e se referem a sistemas que compreende todo o equipamento necessário adaptado para separar e recuperar reagentes não reagidos desde a corrente de efluente de uma reação de polimerização. Tais sistemas de recuperação geralmente incluem uma ou mais colunas de destilação. Os termos zona de destilação, coluna de separação e coluna de destilação podem ser usados no presente documento como sinônimos. Em uma modalidade preferida, o presente
14/23 processo de destilação é levado a cabo em um sistema de destilação, que compreende uma ou mais colunas de destilação, por exemplo, duas ou três colunas de destilação.
Em uma modalidade preferida, uma ou mais de ditas colunas de destilação são colunas de bandeja. Tais colunas de bandeja compreendem um número de bandejas de diversos desenhos para suportar o líquido com a finalidade de proporcionar melhor contato entre vapor e líquido. Bandejas essencialmente agem como uma operação unitária, cada uma conseguindo uma fração da separação entre líquido e gás. Está claro que quanto mais bandejas existem, melhor é o grau de separação, e assim melhor será o desempenho da coluna. No entanto, a utilização um grande número de bandejas em colunas de destilação tem importante desvantagens, especialmente com relação a construção. Os sistemas de destilação adequados compreendem sistema de destilação que tem coluna(s) com um baixo número de bandejas, preferivelmente inferior a 25, ainda mais preferido inferior a 20. Não obstante, embora colunas de destilação com um baixo número de bandejas possa ser usado no presente processo, melhoras na operação dos presentes sistemas de destilação, como explicado em mais detalhe a seguir, permitem alcançar um grau similar de separação como com colunas com um maior número de bandejas. Vantajosamente, a aplicação do presente processo inclui os benefícios de menos uso de energia e menor custo de construção.
Em uma modalidade alternativa, uma ou mais de ditas colunas de destilação são colunas de destilação de parede dividida. Tal coluna é um vaso de destilação que tem uma partição vertical separando um lado do outro para uma porção da altura do vaso. Embora tal coluna compreenda um maior número de bandejas, a utilização de tal coluna individual pode ser vantajosa com relação a custos de construção e requerimentos energéticos.
Em uma modalidade preferida, uma ou mais de ditas colunas de destilação são colunas de enchimento. Coluna de enchimento se refere a uma coluna cheia com partículas sólidas inertes.
Refervedores são usados como intercambiadores de calor para proporcionar calor à parte inferior de ditas colunas de destilação. Eles fervem o líquido da parte inferior de uma coluna de destilação para gerar vapores que são retornados à coluna para conduzir a separação de destilação. O refervedor recebe uma corrente líquida desde a parte inferior coluna e pode parcialmente ou completamente vaporizar essa corrente. O vapor usualmente proporciona o calor requerido para a vaporização. De acordo com a presente invenção, uma porção da corrente inferior obtida na coluna de destilação é refervida e dita porção refervida é retornada à coluna de destilação.
De acordo com a presente invenção, correntes de monômero separadas, opcionalmente co- monômero, e diluente são recicladas para utilização adicional. A corrente de vapor de alimentação a ser separada, vinda, por exemplo, dos tanques de vaporização, também compreende traços de tanto os componentes pesados, por exemplo, oligômeros,
15/23 como os elementos mais leves incluindo Ng, H2, e componentes tóxicos leves tais como O2, CO e CO2, e formaldeído. Tais componentes são no presente documento também denotados como componentes tóxicos, porque tais componentes são prejudiciais para a atividade de um catalisador. A reintrodução dos mesmos em um reator de polimerização podería perturbar muito atividade de catalisador e assim reduzir eficiência de polimerização. É, portanto, de suma importância ter um sistema de recuperação adaptado para recuperar correntes de (co-) monômero, e diluente, que tem quantidades residuais de tais componentes tóxicos que são apropriados dependendo de suas condições de reutilização em um processo de polimerização, por exemplo, dependendo do reator em que são alimentadas em um sistema bimodal.
De acordo com a presente invenção, diferentes correntes de produto que contêm diluente são separadas da corrente de alimentação e podem ser reutilizadas em um processo de polimerização para preparar polímero bimodal. Mais em particular, de acordo com a presente invenção, dita corrente de alimentação que contém hidrocarboneto é separada em
I) uma corrente inferior que compreende diluente de hidrocarboneto substancialmente livre de olefina;
II) uma corrente superior de vapor que compreende monômero de olefina, diluente de hidrocarboneto e componentes tais como formaldeído, H2, N2, O2, CO e CO2;
III) uma primeira corrente lateral que compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina; e
IV) uma segunda corrente lateral que é substancialmente livre de hidrogênio e compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina.
De acordo com uma modalidade particular da presente invenção a corrente de alimentação que contém hidrocarboneto é condensado antes de ser separada nas correntes de produto dadas anteriormente.
Em uma outra modalidade preferida dita corrente de alimentação que contém hidrocarboneto vem como uma corrente de vapor superior desde outra (primeira) coluna de destilação, em que a alimentação foi submetida a condições de destilação adaptadas para remover a1) uma corrente inferior que compreende diluente de hidrocarboneto e um ou mais co-monômeros opcionais, e a2) uma corrente superior que compreende diluente de hidrocarboneto, monômero de olefina e componentes tais como H2, N2, O2, CO, CO2, e formaldeído.
Mais em particular, preferivelmente, dita corrente de vapor superior obtida na etapa a2) é submetida às seguintes etapas antes de ser condensada pelo condensador superior de uma segunda coluna de destilação:
a corrente superior emitida desde a primeira coluna de destilação é
16/23 condensada para formar um condensado e o condensado assim formado é armazenado em um tambor de refluxo (um primeiro separador) da primeira coluna de destilação; o tambor de refluxo é adaptado para separar uma corrente de vapor e uma corrente líquida;
a corrente de vapor é removida de dito primeiro separador, a corrente de vapor é condensada para formar um condensado e armazenada em um segundo separador adaptado para separar uma corrente de vapor e uma corrente líquida;
a corrente líquida é removida de dito segundo separador e esta corrente líquida é separada em uma primeira corrente lateral e uma corrente restante;
a corrente restante é introduzida em uma segunda coluna de destilação e submetida a condições de destilação
Em outras palavras, desde dito tambor de refluxo da primeira coluna de destilação (primeiro separador) uma porção do condensado armazenado é removida como corrente líquida e alimentada à primeira coluna de destilação; enquanto outra porção do condensado armazenado é removida do separador como corrente de vapor. Esta corrente de vapor compreende monômero de olefina, diluente de hidrocarboneto e componentes tais como formaldeído, H2, N2, O2, CO e CO2. É a última corrente de vapor que é então de novo condensada pelo condensador superior de uma segunda coluna de destilação para formar um condensado e então armazenado em um tambor de refluxo da segunda coluna de destilação antes de ser separada nas correntes de produto dadas anteriormente.
A corrente inferior (I) compreende diluente de hidrocarboneto substancialmente livre de olefina. O termo diluente de hidrocarboneto substancialmente livre de olefina ou diluente livre de olefina ou similares são usados no presente documento como sinônimos para denotar diluente de hidrocarboneto que contém menos de 5 ppm em peso, e preferivelmente menos de 1 ppm em peso de monômero; e menos de 5000 ppm em peso, preferivelmente menos de 1000 ppm em peso e mais preferivelmente menos de 100 ppm em peso de co-monômero opcional. Esta corrente inferior é também substancialmente livre de hidrogênio, e em particular contém somente traços de hidrogênio, por exemplo, menos de 10'2 ppm, preferivelmente menos de 10'3 ppm de hidrogênio. Substancialmente livre de traços de monômero tal como etileno e/ou co-monômero opcional tal como hexeno, e de elementos mais leves tais como hidrogênio, a corrente inferior de olefina livre diluente de hidrocarboneto, tal como isobutano, emitida desde a coluna de destilação pode ser enviada a um tanque de armazenamento e adicionalmente usado, por exemplo, para condutos de lavagem e bombas de circulação em um reator de polimerização, ou para preparação de catalisador por exemplo, em vulcões de lama. Este diluente livre de olefina pode também ser recicladas a uma zona de polimerização, se homo-polimerização ou co-polimerização, em qualquer lugar do processo onde diluente puro é requested, como a diluição de catalisador.
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Quando é reciclada em um bimodal processo de polimerização de acordo com a presente invenção, esta corrente inferior é alimentada a dito reator em que a fração de poliolefina que tem o peso molecular maior é preparada. De acordo com o presente processo é possível reduzir a quantidade desta corrente inferior.
Componentes leves tais como formaldeído, H2, N2, O2, CO e CO2 saem da (segunda) coluna de destilação com algum monômero residual e diluente como uma corrente superior de vapor (II). Este vapor superior sai na parte superior da coluna de destilação. A corrente superior é preferivelmente condensada para formar um condensado e é então armazenada. Por exemplo, este condensado é passado a um separador, também denotado tambor de refluxo ou vaso de condensado no presente documento. Uma porção deste condensado armazenado é removida, por exemplo, é removida de um separador, como corrente de vapor que compreende monômero de olefina, e componentes tais como formaldeído, H2, N2, O2, CO e CO2; e é enviada a uma unidade de recuperação de monômero, tal como, por exemplo, uma unidade de recuperação de etileno (ERU) no evento de utilizar monômero de etileno. Estes componentes leves são então adicionalmente tratados na unidade de recuperação, que ainda separa os componentes leves do monômero restante e diluente de hidrocarboneto. Preferivelmente, a quantidade de monômero restante que é enviada a uma unidade de recuperação de monômero é inferior a 30 %, preferivelmente inferior a 20 %, preferivelmente inferior a 10 %. O monômero e 0 diluente que são recuperados por meio da unidade de recuperação são preferivelmente reutilizados no processo de polimerização.
Em um exemplo, sob condições do estado da técnica, a corrente transportada a uma unidade de recuperação de etileno (ERU) compreende isobutano, etileno, hidrogênio, nitrogênio e etano. Etileno e isobutano são ainda recuperados em ERU. A utilização do processo da invenção permite reduzir a quantidade de etileno enviada ao ERU, uma vez que monômero de etileno é recuperado em uma corrente lateral adicional (IV) separada da coluna. Preferivelmente, a quantidade de restante etileno que é enviada ao ERU é inferior a 30 %, preferivelmente inferior a 20 %, preferivelmente inferior a 10 %.
A corrente lateral (III) de diluente de hidrocarboneto emitida desde a coluna de destilação é geralmente enviada a um tanque de armazenamento e adicionalmente usada. Preferivelmente, a quantidade de componentes adicionaistais como H2, N2, 02, CO e CO2, formaldeído na corrente lateral é preferivelmente inferior a 500 ppm, e por exemplo, compreendida entre 50 e 500 ppm. Em uma outra modalidade preferida, a quantidade de monômero restante na corrente lateral é inferior a 10 % em peso, por exemplo, compreendida entre 5 e 10 % em peso. Altas quantidades de monômero no tanque de armazenamento do produto de corrente lateral pode levar a evaporação e substancial perda de monômero. Mantendo a quantidade de monômero no produto de corrente lateral inferior
18/23 a 10 %, a evaporação de monômero desde o tanque de armazenamento pode ser reduzida e o armazenamento do produto de corrente lateral em condições atmosféricas se torna possível.
O diluente de hidrocarboneto emitido como corrente lateral que sai desde a coluna de destilação é de acordo com a presente invenção reciclado e usado como diluente em um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal, e preferivelmente pode ser alimentado a esse reator de polimerização em que a fração de poliolefina com o menor peso molecular é preparada, por exemplo, um segundo reator.
Também a corrente lateral (IV) de diluente de hidrocarboneto emitida desde a coluna de destilação é geralmente enviada a um tanque de armazenamento e adicionalmente usada. Esta segunda corrente lateral é substancialmente livre de hidrogênio e compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina. O termo substancialmente livre de hidrogênio ou diluente de hidrocarboneto substancialmente livre de hidrogênio ou similares são usados no presente documento como sinônimos para denotar diluente de hidrocarboneto que contém menos de 5 ppm em peso, e preferivelmente menos de 1 ppm em peso, e ainda mais preferido menos de 0,5 ppm em peso de hidrogênio. Em uma outra modalidade preferida, a quantidade de monômero restante na segunda corrente lateral é inferior a 5 % em peso , por exemplo, entre 2 e 5 % em peso.
O diluente de hidrocarboneto emitido como segunda corrente lateral que sai desde a coluna de destilação é de acordo com a presente invenção reciclado e usado como diluente em um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal, e preferivelmente pode ser alimentado a esse reator de polimerização em que a fração de poliolefina com o peso molecular maior é preparada, por exemplo, um primeiro reator.
Em uma modalidade preferida, um processo é proporcionado em que dita segunda corrente lateral é removida do terço superior de dita segunda coluna de destilação. Os depositantes mostraram que remover uma corrente lateral desta parte da coluna proporciona uma corrente lateral tem a composição mais ótima para ser recicladas em um reator em que a fração de poliolefina com o peso molecular maior é preparada, por exemplo, um primeiro reator. Em outra modalidade, o presente processo é levado a cabo em um sistema de destilação, que compreende uma ou mais colunas de bandeja de destilação. Em um exemplo, no caso de utilizar uma coluna de destilação que tem 20 bandejas, o processo proporciona que a segunda corrente lateral é removida de uma bandeja de dita coluna de destilação que é selecionada da 2a a 7a bandejas superiores, preferivelmente da 3a e 6a bandejas superiores em dita coluna de destilação. Com superior neste contexto se quer dizer que como contado desde a parte superior da dita coluna de destilação.
Em uma modalidade, o presente processo é levadas a cabo em um sistema de destilação, que compreende duas colunas de destilação.
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Em ainda outra modalidade, o presente processo é levadas a cabo em um sistema de destilação, que compreende três colunas de destilação.
Referindo agora às figuras, uma unidade de reciclagem de acordo com uma modalidade da invenção é esquematicamente ilustrada na Figura 1. A seção de reciclagem ilustrada é composta de duas colunas de destilação 1, 2 e de uma unidade de recuperação de monômero representada pela caixa 19. As colunas de destilação preferivelmente são colunas de bandeja. A corrente de alimentação que contém hidrocarboneto 4 que será separada geralmente será uma corrente superior vinda de um tanque de vaporização e colunas de purga de um reator de polimerização (não mostrado). Uma primeira coluna de destilação 1 realiza um corte grosseiro entre uma mistura de diluente tal como isobutano, comonômero tal como hexeno e os materiais pesados, que saem como produto líquido da parte inferior 5. O produto pesado da parte inferior 5 pode ser ainda tratado (não mostrado). O monômero restante, juntamente com algum diluente e todos os componentes leves, sai da parte superior da primeira coluna de destilação 1 como uma corrente de vapor 6 para separação adicional. Esta corrente superior 6 desde a primeira coluna de destilação 1 é esfriada em um condensador superior 107. A corrente 7 na saída do condensador é coletada em um tambor de refluxo 108. O tambor de refluxo 108 é adaptado para separar a corrente 7 em uma corrente líquida 8 e uma corrente de vapor 106. A corrente líquida 8 desde o tambor de refluxo é usada como refluxo à primeira coluna de destilação 1 e a corrente de vapor 106 obtida na saída do tambor de refluxo 108 é enviada a uma segunda coluna de destilação. No entanto, esta corrente de vapor 106 não é diretamente alimentada à segunda coluna de destilação como tal, mas é condensado em primeiro lugar em um condensador superior 207. O condensador superior 207 da segunda coluna de destilação 2 assim recebe a corrente de vapor 106 desde o tambor de refluxo 108 da primeira coluna de destilação 1 e opcionalmente também uma corrente superior 12 da segunda coluna de destilação (a ser descrita posteriormente). Assim uma corrente superior 12 a ser descrita posteriormente é combinada com a corrente 106 para passagem através de um condensador 207 e introdução em um separador 208. A corrente 13 na saída do condensador 207 da segunda coluna de destilação é coletada em um tambor de refluxo 208, preferivelmente diferente desde o tambor de refluxo da primeira coluna de destilação descrita anteriormente. Este tambor de refluxo 208 é adaptado para separar uma corrente líquida 15 e uma corrente de vapor 14. A corrente líquida é removida do tambor de refluxo 208 da segunda coluna de destilação 2 e é então dividida (separada) em uma primeira corrente lateral 9 que compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina; e uma corrente restante 16. A corrente restante 16 é usada como refluxo à segunda coluna de destilação 2. Em outras palavras, uma parte do líquido condensado 15 que compreende monômero, diluente e elementos mais leves tais como formaldeído, N2, H2, e componentes
20/23 tais como 021 CO e CO2 é passada desde o vaso de condensado 208 como alimentação à segunda coluna de destilação 2.
Diluente, elementos mais leves tais como H2 e quantidades residuais de monômero, são removidos como uma corrente lateral líquida 9 desde o vaso de condensado 208. Esta corrente lateral 9 pode ser introduzida em um vaso de armazenamento para armazenamento e manejo adicional. Preferivelmente esta corrente lateral compreende menos de 10 % em peso de monômero e menos de 500 ppm em peso de hidrogênio. Esta primeira corrente lateral 9 é usualmente reciclada em um reator de polimerização. Preferivelmente quando esta corrente 9 é reciclada em um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal que compreende pelo menos duas frações de poliolefina diferentes que foram obtidas em dois reatores de polimerização diferentes conectados entre si em série, e em que uma de ditas frações tem um peso molecular maior que dita outra fração, é reutilizada no processo de polimerização em que a outra fração de poliolefina é preparada. A corrente de vapor 14 separada desde o tambor de refluxo 208 da segunda coluna de destilação 2 é esfriado adicionalmente em um condensador de vazão (não mostrado), antes de ser enviada a uma unidade de recuperação de monômero 19 onde o monômero é recuperado e componentes leves tais como H2 e N2 são enviados à chama.
Condições dentro da coluna de destilação 2 são tal que diferentes correntes de produto serão geradas. Diluente substancialmente puro, denominado diluente substancialmente livre de olefina é obtido como produto líquido da parte inferior 11. Esta corrente inferior 11, que compreende diluente substancialmente livre de monômero de olefina, é removido de uma porção inferior da coluna de destilação 2. Esta corrente inferior pode ser passada através de um intercambiador de calor esfriado com água (não mostrado), e introduzido no vaso (não mostrado) para armazenamento e manejo adicional. A segunda coluna de destilação 2 compreende ainda dispositivos para proporcionar a ebulição de novo re-boiling de uma porção da corrente inferior 11 sob um taxa de fluxo vapor controlada. Por exemplo, de acordo com a invenção uma porção de corrente inferior 11 é passada através de um intercambiador de calor aquecido com vapor 18 e retornado à coluna de destilação por meio da linha 17. O diluente restante sai da coluna 2 como uma segunda corrente lateral líquida 10, que é substancialmente livre de hidrogênio. De acordo com uma modalidade preferida, esta corrente lateral 10 é removida de um terço superior parte da coluna de destilação 2 por meio de um linha (não mostrada) e introduzida no vaso (não mostrado) para armazenamento e manejo adicional, por exemplo, desde a 3a, 4a, 5a ou 6a bandeja superior em dita coluna de destilação 2. Componentes leves tais como formaldeído, H2, N2, O2, CO e CO2 saem da coluna de destilação 2 com monômero de olefina e algum diluente c residual orno uma corrente de vapor 12, que de acordo com outra modalidade da invenção pode ser ainda condensado por um condensador 207. A corrente condensada de vapor 13 é então
21/23 enviada ao separador 208.
Uma corrente de vapor não condensável 14 é separada do separador 208, passada através de um condensador de vazão (não mostrado) para recuperação da maioria do diluente arrastado, e então tratada adicionalmente em uma unidade de recuperação de monômero de olefina 19.
O processo de destilação na segunda coluna de destilação assim permite separar diluente substancialmente livre de olefina em uma corrente inferior 11 bem como diluente que contém quantidades residuais de monômero de olefina e uma baixa quantidade de hidrogênio, por exemplo, menos de 5 ppm, em uma corrente lateral 10 e também diluente que contém quantidades residuais de monômero de olefina e algumas quantidades maiores de hidrogênio em uma corrente lateral 9. Tanto o diluente substancialmente livre de olefina 11 como o diluente 10 podem ser reciclados e reutilizados em um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal, em particular no reator em que a fração de poliolefina que tem o peso molecular maior é preparada. Também o diluente 9 pode ser reciclado e reutilizado em um processo de polimerização de preparação de poliolefina bimodal, em particular no reator em que a fração de poliolefina que tem o menor peso molecular é preparada. Em uma modalidade particularmente preferida, a unidade de recuperação de monômero 19 pode ser evitada. A separação de corrente lateral 10 que compreende monômero e diluente diminui dramaticamente a corrente 14, levando a um processo competitivo em termos de recuperação de monômero sem a necessidade do qual ter uma unidade de recuperação de monômero.
Como é ilustrado na Figura 2, uma unidade de reciclagem de acordo com uma modalidade da invenção pode ser composta de três colunas de destilação 1,2,3, além de uma unidade de recuperação de monômero representada pela caixa 19. A corrente de alimentação que contém hidrocarboneto 4 que é para ser separada geralmente será uma corrente superior que vem desde um tanque de vaporização e colunas de purga de um reator de polimerização, em que uma corrente que contém solvente, polímero e monômero não reagidos é vaporizada ou de outra forma tratada para remover solvente ou diluente e monômeros da mesma. Uma primeira coluna de destilação 1 realiza um corte grosseiro entre uma mistura de diluente, co-monômero e os materiais pesados, que saem como produto líquido da parte inferior 5. O produto pesado da parte inferior é ainda tratado em uma coluna de destilação 3 e separado em três correntes de produto: vapor de diluente que sai como produto da parte superior 22 é esfriado em primeiro lugar no condensador superior 307 da terceira coluna de destilação. Então a corrente 23 na saída deste condensador 307 é coletada em um tambor de refluxo 308 da terceira coluna de destilação 3. Este tambor de refluxo 308 é adaptado para separar e coletar a corrente completamente condensada 23. Este líquido então sai do tambor de refluxo 308 como corrente líquida 24. A corrente líquida
22/23 pode ser ainda dividida em uma primeira corrente líquida 26 que é enviada como refluxo à terceira coluna de destilação e uma segunda corrente líquida 25 que pode ser reciclada à primeira coluna de destilação.
Uma corrente de comonômero líquido purificada 21 é recuperada de uma bandeja logo acima do reservatório da coluna e enviada para armazenamento para reciclar ao(s) reator(es) de polimerização. Os componentes pesados 20 são recuperados desde o reservatório da coluna com o procedimento de drenagem sendo desencadeado em alta temperatura de parte inferior da coluna.
O monômero restante, diluente, com todos os componentes leves, que sai desde a parte superior 6 da primeira coluna de destilação 1, é enviado a uma coluna de destilação 2 como uma corrente de vapor para separação adicional de acordo com o processo como descrito para a figura 1. A corrente será condensada e separada pelo menos duas vezes em um ciclo de condensador/separação antes de entrar em dita segunda coluna de destilação 2 e tratada da mesma maneira como explicado para a figura 1. A coluna de destilação 2 é usada para gerar quatro correntes de produto: diluente substancialmente puro, denominado diluente substancialmente livre de olefina é obtido como produto líquido da parte inferior
11. Componentes leves tais como formaldeído, H2, N2, O2, CO e CO2 saem da coluna de destilação 2 com monômero de olefina e algum diluente residual como uma corrente de vapor 12, que de acordo com uma modalidade da invenção são ainda condensados antes de ser adicionalmente purificado e separados em uma unidade de recuperação de monômero representada pela caixa 19. O diluente restante sai da coluna 2 como uma corrente lateral líquida 10. Além disso, um corrente lateral separada de diluente e monômero 9 é também reciclada e reutilizada em um processo de polimerização.
Esta invenção pode ser ainda ilustrada pelo seguinte exemplo de uma modalidade preferida da invenção, embora será entendido que este exemplo é incluído meramente para propósitos de ilustração e não têm a intenção de limitar o escopo da invenção a menos que de outra forma especificamente indicado.
Exemplo
Este exemplo ilustra a separação de uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto de acordo com um processo da invenção em a) uma primeira corrente lateral que compreende isobutano e etileno; b) uma segunda corrente lateral que é substancialmente livre de hidrogênio e compreende isobutano e etileno, c) uma corrente inferior que compreende isobutano substancialmente livre de etileno, e d) uma corrente superior de vapor que compreende isobutano e etileno e componentes tais como formaldeído, H2, N2, O2, CO e CO2. Uma seção de reciclagem de acordo com uma modalidade da invenção em que tal processo é levado a cabo é ilustrada na Figura 1. Esta seção de reciclagem ajustada pode ser usada para recuperar um grande parte ou a maioria
23/23 do isobutano com perdas minimizadas de etileno.
Neste exemplo, a segunda corrente lateral é retirara da 6a bandeja (contada desde a parte superior) da segunda coluna. Em tal caso foi calculado que um consumo de vapor de refervedor de 800 kg/hora seria requerido e que a taxa de fluxo total resultante enviada ao ERU chegaria a 325 kg/hora. Estes valores calculados podem ser comparados com condições aplicadas em um sistema de reciclagem em que nenhuma segunda corrente lateral é separada, que significa que a linha 10 então está ausente e esta taxa de fluxo então adiciona a uma saída da coluna através da linha 11. No último caso a taxa de fluxo de vapor alcança 1500 kg/hora e a taxa de fluxo ao ERU é acima de 700 kg/hora.
Estes valores ilustram que separar uma segunda corrente lateral substancialmente livre de hidrogênio vantajosamente permite fortemente reduzir a requerimento líquido de isobutano livre de etileno (corrente inferior). Isto torna possível reduzir o consumo de vapor na (segunda) coluna de destilação, inclusive em mais de 700 kg/hora. Além disso, esta segunda corrente lateral absorverá algum etileno e significativamente reduzirá, preferivelmente em mais de 50 %, a corrente de vapor não condensável que ainda contém hidrogênio que é removido do separador da segunda coluna de destilação. Portanto a perda de etileno será substancialmente reduzida.
A Tabela 1 dada a seguir compara a composição de uma segunda corrente lateral (nr. 10 em FIG. 1), separada de acordo com o presente processo, e como em comparação com um corrente lateral convencional emitida em um sistema de reciclagem convencional.
Tabela 1
Corrente lateral de acordo com a invenção Corrente lateral convencional
Hidrogênio (ppm) 0,33 318,54
Etileno (% em peso) 2,83 7,28
Isobutano (% em peso) 97,16 92,65
Hexeno (ppm) 0,02 0,02
Como é ilustrado na Tabela 1, que tem uma primeira corrente lateral adiciona (9) permite separar uma segunda corrente lateral (10) des um parte superior da coluna de destilação que compreende isobutano e etileno, mas que é substancialmente livre de hidrogênio. Para comparação, em um sistema convencional, uma corrente lateral separada desde uma coluna de destilação contém quantidades aproximadamente similares de isobutano e etileno, mas contém muito mais hidrogênio.

Claims (5)

REIVINDICAÇÕES
1) uma corrente lateral (21) que compreende um ou mais co-monômeros opcionais,
1. Processo para reciclar correntes de produto separadas de uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto que compreende monômero de olefina, um ou mais co-monômeros de olefina opcionais, diluente de hidrocarboneto e componentes tais como H2, N2, O2, CO, CO2, e formaldeído, caracterizado por dita corrente de alimentação que contém hidrocarboneto ser separada pelas etapas de:
a) introduzir dita corrente de alimentação em uma primeira coluna de destilação (1) para submeter dita alimentação a condições de destilação adaptadas para remover a1) uma corrente inferior (5) que compreende diluente de hidrocarboneto e um ou mais co-monômeros opcionais, e a2) uma corrente superior (6) que compreende diluente de hidrocarboneto, monômero de olefina e componentes tais como H2, N2, O2, CO, CO2, e formaldeído;
b) condensar a corrente superior (6) emitida desde a primeira coluna de destilação (1) na etapa a2) para formar um condensado e armazenar dito condensado em um separador (108) adaptado para separar uma corrente de vapor (106) e uma corrente líquida (8);
c) remover de dito separador (108) dita corrente de vapor (106) que compreende monômero de olefina, diluente de hidrocarboneto e componentes tais como formaldeído, H2, N2, O2, CO e CO2;
d) condensar a corrente de vapor (106) removida na etapa c) para formar um condensado (13) e armazenar dito condensado em um separador (208) adaptado para separar uma corrente de vapor (14) e uma corrente líquida (15);
e) remover de dito separador (208) dita corrente líquida (15) da etapa d);
f) separar dita corrente líquida (15) em uma primeira corrente lateral (9) que compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina; e uma corrente restante (16);
g) introduzir dita corrente restante (16) em uma segunda coluna de destilação (2) e submeter dita corrente restante (16) a condições de destilação adaptadas para remover g1) uma corrente inferior (11) que compreende diluente de hidrocarboneto substancialmente livre de olefina, g2) uma segunda corrente lateral substancialmente livre de hidrogênio (10) que compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina, e g3) uma corrente superior de vapor (12) que compreende monômero de olefina, diluente de hidrocarboneto e componentes tais como formaldeído, H2, N2, 02, CO e CO2, além disso em que dita primeira (9) e dita segunda (10) correntes laterais são recicladas em um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal que
2) uma corrente superior (22) que compreende diluente de hidrocarboneto e opcionalmente co- monômero, e
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender as etapas de
h) condensar a corrente superior de vapor (12) obtida na etapa g3), opcionalmente em mistura da corrente de vapor (106) removida na etapa c) para formar um condensado, e armazenar o condensado assim formado em um separador (208); e
i) submeter o condensado armazenado obtido na etapa h) a etapas e) a g).
2/5 compreende pelo menos duas frações de poliolefina diferentes que foram obtidas em dois reatores de polimerização diferentes conectados entre si em série, e em que uma de ditas frações tem um peso molecular maior que dita outra fração, e em que dita segunda corrente lateral (10) é reutilizada no processo de polimerização em que a fração de poliolefina que tem o peso molecular maior é preparada, e em que dita primeira corrente lateral (9) é reutilizada no processo de polimerização em que a outra fração de poliolefina é preparada.
3) uma corrente inferior (20) que compreende componentes pesados.
12. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado por dita corrente de alimentação que contém hidrocarboneto (4) que compreende monômero de olefina, um ou mais co-monômeros de olefina opcionais e diluente de hidrocarboneto ser uma corrente de efluente obtida a partir de um processo de polimerização para preparar poliolefina monomodal ou bimodal.
13. Sistema de polimerização para preparar poliolefina bimodal que compreende dois reatores de polimerização diferentes conectados entre si em série operativamente conectados a um sistema de destilação, o sistema de destilação caracterizado por compreender uma primeira coluna de destilação (1) e uma segunda coluna de destilação (2) que são operativamente conectadas entre si em série; e em que dita primeira coluna de destilação (1) que é configurada para separar uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto (4) que compreende monômero de olefina, opcionalmente um ou mais co-monômeros e diluente de hidrocarboneto, em uma corrente inferior (5) que compreende diluente de hidrocarboneto e um ou mais co-monômeros opcionais, e uma corrente superior (6) que compreende diluente de hidrocarboneto, monômero de olefina e componentes tais como H2, N2, O2, CO, CO2, e formaldeído;
proporcionado com pelo menos um condensador (107) para condensar dita corrente superior de alimentação (6) para formar uma corrente condensada (7) e pelo menos um separador (108), operativamente conectado a dito condensador e adaptado para separar dita corrente condensada (7) em uma corrente de vapor (106) e uma corrente líquida (8); e em que dita segunda coluna de destilação (2) que é configurada para separar
3/5 que a fração de poliolefina que tem o peso molecular maior é preparada.
10. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado por compreender a etapa de remover do condensado armazenado na etapa d) uma corrente de vapor (14) que compreende monômero de olefina, e componentes tais como formaldeído, H2, N2j O2, CO e CO2; e recuperar monômero de olefina da dita corrente de vapor (14).
11. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado por compreender introduzir a corrente inferior (5) da etapa a1) em uma terceira coluna de destilação (3) para submeter dita corrente inferior (5) a condições de destilação adaptadas para remover
3. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 2, caracterizado por dita segunda corrente lateral da etapa g2) (10) compreender pelo menos 2 % em peso de monômero de olefina, e preferivelmente pelo menos 3 % em peso de monômero de olefina.
4/5 uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto (106) que compreende monômero de olefina, opcionalmente um ou mais co-monômero e diluente de hidrocarboneto, em uma corrente inferior (11) que compreende diluente de hidrocarboneto substancialmente livre de olefina, uma corrente lateral substancialmente livre de hidrogênio (10) que compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina, e uma corrente superior (12) que compreende monômero de olefina, diluente de hidrocarboneto e componentes tais como formaldeído, H2, N2, O2, CO e CO2, é proporcionado com pelo menos um condensador (207) para condensar dita corrente superior (12) para formar uma corrente condensada (13) e pelo menos um separador (208), operativamente conectado ao dito condensador (207) e adaptado para separar dita corrente condensada (13) em uma corrente de vapor (14) e uma corrente líquida (15), da qual uma parte é separada como uma primeira corrente lateral (9) que compreende diluente de hidrocarboneto e monômero de olefina, o qual é reciclado em um reator de polimerização.
14. Utilização de um processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 12 caracterizado por ser em um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal que compreende pelo menos duas frações de poliolefina diferentes que foram obtidas em dois reatores de polimerização diferentes conectados entre si em série, e em que uma de ditas frações tem um peso molecular maior, que compreende as etapas de:
alimentar monômero de olefina, um diluente, pelo menos um catalisador de polimerização, opcionalmente hidrogênio, e um ou mais co-monômero(s) de olefina opcional(is) a um primeiro reator, polímeroizar primeiro reator de olefina em dito primeiro reator para produzir uma pasta de polímero que compreende uma primeira fração de poliolefina no diluente, transferir dita pasta de polímero de dito primeiro reator a um segundo reator, alimentar monômero de olefina, um diluente, opcionalmente hidrogênio, e um ou mais co-monômero(s) de olefina opcional(is) a dito segundo reator, polímeroizar dito monômero de olefina e dito um ou mais co-monômero(s) de olefina opcional em dito segundo reator para produzir uma pasta que compreende uma segunda fração de poliolefina no diluente, dita segunda fração de poliolefina que tem um peso molecular diferente que a fração de poliolefina produzida em dito primeiro reator, e descarregar do dito segundo reator uma pasta que compreende poliolefina bimodal em dito diluente, recuperar poliolefina bimodal da pasta pela separação de pelo menos uma maior parte do diluente da pasta em uma corrente de alimentação que contém hidrocarboneto, e submeter dita corrente de alimentação que contém hidrocarboneto a um
4. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por dita segunda corrente lateral da etapa g2) (10) compreender como máximo 5 ppm em peso de hidrogênio, e preferivelmente como máximo 1 ppm em peso de hidrogênio.
5. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por dita primeira corrente lateral da etapa f) (9) compreender menos de 10 % em peso de monômero de olefina.
6. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por dita primeira corrente lateral da etapa f) (9) compreender menos de 500 ppm em peso de hidrogênio.
7. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado por dita corrente inferior da etapa g1) (11) compreender menos de 5ppm de monômero de olefina e opcionalmente menos de 5000 ppm de co-monômero de olefina.
8. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado por dita segunda corrente lateral da etapa g2) (10) ser removida do terço superior de dita segunda coluna de destilação.
9. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado por dita corrente inferior da etapa g1) (11) ser reutilizada em um processo de polimerização para preparar poliolefina bimodal que compreende pelo menos duas frações de poliolefina diferentes que foram obtidas em dois reatores de polimerização diferentes conectados entre si em série, e em que uma de ditas frações tem um peso molecular maior que dita outra fração, e em que dita corrente inferior (11) é reutilizada no processo de polimerização em
5/5 processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 12.
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