BR112013014992B1 - sistemas e métodos para recuperar hidrocarbonetos de um produto gasoso da purga de poliolefina - Google Patents

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Abstract

SISTEMA E MÉTODO PARA RECUPERAR HIDROCARBONETOS DE UM PRODUTO GASOSO DA PURGA DE POLIOLEFINA. A presente invenção refere-se a sistema e a métodos para separar um gás de purga recuperado de um produto de polietileno. O método pode incluir a recuperação de um produto de polietileno contendo um ou mais hidrocarbonetos voláteis de um reator de polimerização e contato do produto de polietileno com um gás de purga para remover pelo menos uma porção dos hidrocarbonetos voláteis para produzir um produto polimérico tendo uma concentração reduzida de hidrocarbonetos voláteis e um produto gasoso da purga enriquecido em hidrocarbonetos voláteis. O produto gasoso de purga pode ser comprimido a uma pressão de aproximadamente 2.500 kPaa a aproximadamente 10.000 kPaa, e então pode ser resfriado e separado em pelo menos um primeiro produto, um segundo produto e um terceiro produto. Uma porção de um ou mais dentre o primeiro, o segundo ou o terceiro produtos então pode ser reciclada como um gás de purga, no reator de polimerização, ou no produto gasosos de purga enriquecido em hidrocarbonetos voláteis antes da compressão, respectivamente.

Description

ANTECEDENTES
[0001] Na polimerização em fase gasosa, uma corrente gasosa contendo um ou mais monômeros é passada por um leito fluidizado sob condições reativas na presença de um catalisador. Um produto polimérico é retirado do reator enquanto o monômero fresco é introduzido no reator. Componentes gasosos e/ou líquidos residuais tais como monômero(s) não reagidos de hidrocarboneto e/ou diluente(s) são normalmente absorvidos no produto polimérico. Estes monômeros voláteis, não reagidos e/ou diluentes têm que ser removidos dos particulados polimerizados.
[0002] Tipicamente, o produto polimérico é introduzido em um separador de produtos ou compartimento de purga e contatado com um fluxo contracorrente de um gás de purga como nitrogênio. O produto gasoso da purga recuperado, que inclui o gás de purga e monômeros voláteis não reagidos e/ou diluentes, é queimado, usado como combustível ou sofre processamento adicional para recuperar os monômeros valiosos e/ou diluentes. Os sistemas de separação atuais utilizam separação de membrana, materiais adsorventes e/ou adsorção com oscilação de pressão. Embora alguns monômeros valiosos e/ou diluentes sejam recuperados, o gás de purga de nitrogênio restante deve ser queimado ou consumido como combustível porque a concentração de monômeros e/ou diluentes no gás de purga permanece demasiado alta.
[0003] Há uma necessidade, por isso, por sistemas e métodos melhorados para recuperação de hidrocarbonetos de um gás de purga de polimerização.
SUMÁRIO
[0004] Os sistemas e os métodos para recuperação de hidrocarbonetos do produto gasoso da purga de uma poliolefina são fornecidos. O método pode incluir a recuperação de um produto de poliolefina compreendendo um ou mais hidrocarbonetos voláteis de um reator de polimerização e contato do produto de poliolefina com um gás de purga para remover pelo menos uma porção dos hidrocarbonetos voláteis para produzir um produto de poliolefina tendo uma concentração reduzida de hidrocarbonetos voláteis e um produto gasoso da purga enriquecido em hidrocarbonetos voláteis. Os hidrocarbonetos voláteis podem incluir hidrogênio, metano, um ou mais hidrocarbonetos C2-C12 ou qualquer combinação dos mesmos. O produto gasoso da purga pode estar em uma pressão de aproximadamente 50 kPa a aproximadamente 250 kPa. O método também pode incluir a compressão do produto gasoso da purga em uma pressão de aproximadamente 2.500 kPa a aproximadamente 10.000 kPa. O método também pode incluir o resfriamento e a separação do produto gasoso da purga comprimido em pelo menos um primeiro produto, um segundo produto e um terceiro produto. O método também pode incluir a reciclagem de pelo menos uma porção de pelo menos um primeiro produto como gás de purga, o segundo produto para o reator de polimerização e o terceiro produto ao produto gasoso da purga enriquecido em hidrocarbonetos voláteis antes da compressão.
[0005] O sistema para recuperar hidrocarbonetos do produto gasoso da purga de uma poliolefina pode incluir um compartimento de purga, um sistema de compressão, um sistema de refrigeração, e pelo menos uma linha de reciclo. O compartimento de purga pode ser adaptado para receber um produto de poliolefina compreendendo um ou mais hidrocarbonetos voláteis de um reator de polimerização. O produto de poliolefina pode ser contatado com um gás de purga dentro do compartimento de purga para remover pelo menos uma porção dos hidrocarbonetos voláteis para produzir um produto de poliolefina tendo uma concentração reduzida de hidrocarbonetos voláteis e um produto gasoso da purga enriquecido em hidrocarbonetos voláteis. Os hidrocarbonetos voláteis podem incluir hidrogênio, metano, um ou mais hidrocarbonetos C2-C12 ou qualquer combinação dos mesmos. O produto gasoso da purga pode estar em uma pressão de aproximadamente 50 kPa a aproximadamente 250 kPa. O sistema de compressão pode ser adaptado para comprimir o produto gasoso da purga a uma pressão de aproximadamente 2.500 kPa a aproximadamente 10.000 kPa. O sistema de refrigeração pode ser adaptado para resfriar e separar o produto gasoso da purga comprimido em pelo menos um primeiro produto, um segundo produto e um terceiro produto. Pelo menos uma linha de reciclo pode ser adaptada para reciclar pelo menos uma porção de pelo menos um primeiro produto como o gás de purga, o segundo produto para o reator de polimerização e o terceiro produto ao produto gasoso da purga enriquecido em hidrocarbonetos voláteis antes da compressão.
[0006] No método e sistema descritos neste pedido, o produto de poliolefina pode compreender homopolímeros de polietileno, homopolímeros de polipropileno, copolímeros de polietileno ou copolímeros de polipropileno.
[0007] No método e sistema descritos neste pedido, o sistema de refrigeração pode ser um sistema de autorrefrigeração.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0008] A Figura 1 representa um diagrama esquemático de um sistema de polimerização ilustrativo para produzir produtos de polímero e recuperar voláteis deste.
[0009] A Figura 2 representa um diagrama esquemático de um sistema de compressão ilustrativo para comprimir um produto gasoso da purga recuperado de um sistema de polimerização.
[0010] A Figura 3 representa um diagrama esquemático de um sistema de compressão ilustrativo para comprimir um produto gasoso da purga recuperado de um sistema de polimerização.
[0011] A Figura 4 representa um diagrama esquemático de um sistema de polimerização ilustrativo para produzir um ou mais produtos de polímero e recuperar voláteis deste.
[0012] A Figura 5 representa um diagrama esquemático de um sistema de polimerização em fase gasosa ilustrativo.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0013] A Figura 1 representa um diagrama esquemático de um sistema de polimerização ilustrativo 100 para produzir um ou mais produtos de polímero e recuperar voláteis deste. Uma alimentação de reator através da linha 101 e uma alimentação de catalisador através da linha 102 podem ser introduzidos em um reator de polimerização 103 onde a alimentação de reator pode ser polimerizada para produzir um produto polimérico. O produto polimérico através da linha 104 pode ser recuperado do reator de polimerização 103 e introduzido em um ou mais sistemas de descarga de produto 105. Dentro do sistema de descarga de produto 105, uma primeira porção de qualquer volátil contido no produto polimérico através da linha 106 pode ser recuperada deste e reciclada ao reator 103. Um gás auxiliar de descarga de produto através da linha 107 pode ser introduzido no sistema de descarga de produto 105 e o produto polimérico através da linha 108 pode ser transferido do sistema de descarga de produto 105 para um ou mais compartimentos de purga 115. O gás auxiliar de descarga de produto através da linha 107 pode facilitar a transferência ou transporte do produto polimérico através da linha 108 do sistema de descarga de produto 105 ao compartimento de purga 115. Um ou mais dispositivos de controle de fluxo, por exemplo, válvulas, 109, 110, e 111, podem ser usados para controlar a introdução do produto polimérico através da linha 104 no sistema de descarga de produto 105, remoção da primeira porção de voláteis através da linha 106 e remoção do produto polimérico através da linha 108, respectivamente, do sistema de descarga de produto 105. A sequência particular de regulação de tempo dos dispositivos de controle de fluxo 109, 110, 111 pode ser realizada pelo uso de controladores programáveis convencionais que são conhecidos na técnica.
[0014] Um gás de purga através da linha 112 pode ser introduzido no compartimento de purga 115 e pode contatar com o produto polimérico dentro do compartimento de purga 115 para separar pelo menos uma porção de qualquer volátil restante do produto polimérico. O gás de purga e os voláteis separados ou "produto gasoso da purga" através da linha 116 e o produto polimérico através da linha 117 podem ser recuperados do compartimento de purga 115. O produto polimérico através da linha 117 pode ser introduzido em um vaso de armazenamento, empacotado e enviado como um produto final, processado ainda em um ou mais produtos, por exemplo, processado em um filme ou outro artigo e/ou misturado com um ou mais polímeros, etc., ou qualquer combinação dos mesmos. O produto gasoso da purga na linha 116 pode ser processado pelo menos parcialmente separado de um ou mais de vários componentes neste.
[0015] Dependendo, pelo menos em parte, do produto polimérico recuperado particular através da linha 104 do reator de polimerização 103, a composição do produto gasoso da purga na linha 116 pode variar largamente. O produto polimérico na linha 104 pode ser ou incluir qualquer polímero desejável ou combinação de polímeros. Por exemplo, o produto polimérico na linha 104 pode ser ou incluir um ou mais polietilenos, polipropilenos, propileno copolimerizado com etileno, e similares. Preferencialmente, o produto polimérico inclui copolímeros de polietileno e/ou polietileno. O termo "polietileno" refere-se a um polímero tendo pelo menos 50% em peso de unidades derivadas de etileno, ou pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 80% em peso, ou pelo menos 90% em peso, ou pelo menos 95% em peso ou 100% em peso de unidades derivadas de etileno. O polietileno pode ser, dessa forma, homopolímeros ou copolímeros, incluindo um terpolímero, tendo uma ou mais outras unidades monoméricas ou qualquer combinação dos mesmos. Como tal, o produto polimérico pode incluir, por exemplo, uma ou mais olefinas e/ou comonômeros de α-olefina. Os comonômeros de α-olefina ilustrativos podem incluir, mas não são limitados àqueles tendo de 3 a aproximadamente 20 átomos de carbono, como α-olefinas C3-C20, α-olefinas C3-C12 ou α-olefinas C3-C8. Os comonômeros de α-olefina adequados podem ser lineares ou ramificados ou podem incluir duas ligações carbono-carbono insaturadas (dienos). Podem ser usados dois ou mais comonômeros. Exemplos de comonômeros adequados podem incluir, mas não são limitados a α-olefinas C3-C12 lineares e α-olefinas tendo um ou mais braços de alquila C1-C3 ou um grupo arila.
[0016] Vários hidrocarbonetos voláteis e/ou outros componentes contidos no produto gasoso da purga na linha 116 podem incluir, mas não são limitados a hidrogênio, o gás de purga (por exemplo, nitrogênio), metano, qualquer monômero de olefina ou combinação de olefinas incluindo alquenos substituídos e não substituídos tendo dois a 12 átomos de carbono, como etileno, propileno, 1- buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-hepteno, 1-octeno, 4-metilpent-1-eno, 1-deceno, 1-dodeceno, 1-hexadeceno e similares. O produto gasoso da purga na linha 116 também pode incluir um ou mais componentes de modificação usados na polimerização da olefina (s) como um ou mais hidrocarbonetos inertes usados como um solvente, diluente lodoso ou agentes de condensação induzidos (ICA) em fase gasosa. Hidrocarbonetos inertes ilustrativos podem incluir, mas não são limitados a etano, propano, butano, pentano, hexano, isômeros dos mesmos, derivados dos mesmos ou qualquer combinação dos mesmos. O produto gasoso da purga também pode incluir componentes catalíticos como compostos de alquilalumínio, como trietilalumínio (TEAL), aluminoxanos como metilaluminoxano (MAO), tetraisobutildialuminoxano (TIBAO), ou qualquer combinação dos mesmos.
[0017] O gás de purga na linha 112 pode incluir qualquer fluido ou combinação de fluidos adequados para purificação, isto é, separação, pelo menos uma porção dos voláteis no produto polimérico para produzir o produto polimérico através da linha 117 tendo uma concentração reduzida de voláteis quanto ao produto polimérico na linha 104. Gases de purgação ilustrativos podem incluir, mas não são limitados a nitrogênio, argônio, monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrocarbonetos como etileno e/ou etano ou qualquer combinação dos mesmos. Em pelo menos um exemplo, o produto gasoso da purga na linha 116 inclui uma mistura do gás de purga, por exemplo, nitrogênio, e os voláteis removidos do produto polimérico incluem etileno, um ou mais ICAs e um ou mais comonômeros de α-olefina como buteno, hexeno e/ou octeno.
[0018] O produto gasoso da purga na linha 116 pode estar em uma pressão variando da aproximadamente pressão atmosférica (aproximadamente 101 kPa) a aproximadamente 300 kPa, todas as pressões neste pedido são pressão absoluta a menos que de outra maneira observado. Por exemplo, a pressão do gás de purga na linha 116 pode variar de baixa de aproximadamente 101 kPa, aproximadamente 105 kPa ou aproximadamente 110 kPa a uma alta de aproximadamente 150 kPa, aproximadamente 200 kPa ou aproximadamente 250 kPa. Em outro exemplo, o produto gasoso da purga na linha 116 pode estar sob um vácuo, isto é, abaixo da pressão atmosférica. Por exemplo, o produto gasoso da purga na linha 116 pode estar em uma pressão variando de uma baixa de aproximadamente 40 kPa, aproximadamente 50 kPa ou aproximadamente 60 kPa a uma alta de aproximadamente 70 kPa, aproximadamente 80 kPa, aproximadamente 90 kPa ou aproximadamente 100 kPa.
[0019] O produto gasoso da purga na linha 116 pode estar em uma temperatura variando aproximadamente da temperatura ambiente ou atmosférica (aproximadamente 25°C) a aproximadamente 120°C. Por exemplo, a temperatura do produto gasoso da purga na linha 116 pode variar de uma baixa de aproximadamente 30°C, aproximadamente 40°C, ou aproximadamente 50°C a uma alta de aproximadamente 80°C, aproximadamente 90°C, aproximadamente 100°C, ou aproximadamente 110°C.
[0020] Dependendo da temperatura do produto gasoso da purga na linha 116, o produto gasoso da purga através da linha 116 pode ser introduzido em um ou mais trocadores de calor (um é mostrado 118), que pode reduzir a temperatura do mesmo. Por exemplo, o produto gasoso da purga através da linha 116 e um meio de transferência de calor através da linha 114 podem ser introduzidos no trocador de calor 118 onde o calor pode ser transferido indiretamente do gás de purga para o meio de transferência de calor dentro do trocador de calor 118 para produzir um produto gasoso da purga resfriado através da linha 120 e um meio de transferência de calor aquecido através da linha 119. O produto gasoso da purga na linha 120 pode estar em uma temperatura de aproximadamente 20°C a aproximadamente 60°C. Por exemplo, a temperatura do produto gasoso da purga na linha 120 pode ser menos que aproximadamente 55°C, menos que aproximadamente 45°C, menos que aproximadamente 40°C, menos que aproximadamente 35°C ou menos que aproximadamente 30°C. Qualquer meio de transferência de calor adequado ou combinação de meios de transferência de calor através da linha 114 podem ser introduzidos no trocador de calor 118. Meios de transferência de calor ilustrativos podem incluir, mas não são limitados à água, ar, um ou mais hidrocarbonetos, nitrogênio, argônio ou qualquer combinação dos mesmos. Se uma temperatura mais baixa for desejada, um ou mais sistemas de refrigeração podem ser usados para reduzir a temperatura do produto gasoso da purga a menos que aproximadamente 30°C. Por exemplo, os sistemas refrigerantes podem reduzir a temperatura do produto gasoso da purga na linha 120 a uma temperatura de aproximadamente 15°C ou menos, aproximadamente 0°C ou menos, aproximadamente -5°C ou menos, ou aproximadamente -15°C ou menos. Refrigerantes ilustrativos podem incluir, por exemplo, hidrocarbonetos.
[0021] O produto gasoso da purga através da linha 120 pode ser introduzido em um separador 121, que pode separar pelo menos uma porção de qualquer fluido condensado do produto gasoso da purga. O fluido condensado separado através da linha 123 e o produto gasoso da purga através da linha 122 podem ser recuperados do separador 121.
[0022] O produto gasoso da purga através da linha 122 pode ser introduzido em um sistema de compressão 125 para produzir um produto gasoso da purga comprimido através da linha 149 e um produto recuperado, condensado através das linhas 133 e/ou 148. O produto gasoso da purga comprimido na linha 149 pode estar em uma pressão de aproximadamente 2.500 kPa ou mais, aproximadamente 2.700 kPa ou mais, aproximadamente 2.900 kPa ou mais, aproximadamente 3.200 kPa ou mais, aproximadamente 3.500 kPa ou mais, aproximadamente 3.700 kPa ou mais, aproximadamente 3.900 kPa ou mais, aproximadamente 4.100 kPa ou mais, aproximadamente 4.300 kPa ou mais, aproximadamente 4.500 kPa ou mais, aproximadamente 5.000 kPa ou mais, aproximadamente 7.000 kPa ou mais, aproximadamente 8.000 kPa ou mais, aproximadamente 9.000 kPa ou mais ou aproximadamente 10.000 kPa ou mais. Por exemplo, o produto gasoso da purga comprimido na linha 149 pode estar em uma pressão variando de uma baixa de aproximadamente 2.500 kPa, aproximadamente 2.700 kPa, aproximadamente 3.100 kPa, aproximadamente 3.500 kPa, aproximadamente 4.000 kPa ou aproximadamente 4.100 kPa a uma alta de aproximadamente 5.000 kPa, aproximadamente 7.000 kPa, aproximadamente 9.000 kPa ou aproximadamente 11.000 kPa. Em outro exemplo, o produto gasoso da purga comprimido na linha 149 pode estar em uma pressão de aproximadamente 3.800 kPa a aproximadamente 4.400 kPa ou aproximadamente 4.000 kPa a aproximadamente 5.000 kPa ou aproximadamente 3.700 kPa a aproximadamente 7.000 kPa, ou aproximadamente 4.000 kPa a aproximadamente 4.700 kPa ou aproximadamente 2.500 a aproximadamente 10.000.
[0023] Durante a compressão do produto gasoso da purga dentro do sistema de compressão 125, a temperatura do produto gasoso da purga pode ser mantida abaixo de uma temperatura máxima predeterminada. A temperatura máxima predeterminada pode ser baseada, pelo menos em parte, na particular constituição ou composição do produto gasoso da purga na linha 116. Por exemplo, se o produto gasoso da purga inclui componentes catalíticos como trietilalumínio (TEAL) e uma ou mais olefinas, a temperatura máxima predeterminada pode ser aproximadamente 140°C porque, se o produto gasoso da purga é aquecido a temperaturas mais altas, a polimerização pode ser iniciada dentro do sistema de compressão. Dependendo, pelo menos em parte, da particular composição do produto gasoso da purga, por exemplo, a presença de componentes catalíticos e/ou concentração do componente(s) catalítico no produto gasoso da purga, a temperatura do produto gasoso da purga pode ser mantida abaixo de aproximadamente 250°C, abaixo de aproximadamente 225°C, abaixo de aproximadamente 200°C, abaixo de aproximadamente 175°C, abaixo de aproximadamente 150°C, abaixo de aproximadamente 140°C, abaixo de aproximadamente 130°C, abaixo de aproximadamente 120°C, abaixo de aproximadamente 110°C, ou abaixo de aproximadamente 100°C, durante a compressão do mesmo.
[0024] O produto gasoso da purga através da linha 116 pode ter uma concentração de um ou mais componentes catalíticos variando de aproximadamente 1 ppmp a aproximadamente 500 ppmp. Por exemplo, o produto gasoso da purga na linha 116 pode ter uma concentração de um ou mais componentes catalíticos variando de uma baixa de aproximadamente 1 ppmp, aproximadamente 10 ppmp ou aproximadamente 25 ppmp a uma alta de aproximadamente 100 ppmp, aproximadamente 150 ppmp, aproximadamente 200 ppmp ou aproximadamente 250 ppmp. Em outro exemplo, o compartimento de purga 115 pode produzir um produto gasoso da purga sem ou essencialmente sem componentes catalíticos, por exemplo, menos de aproximadamente 1 ppmp, menos de aproximadamente 0,5 ppmp, ou menos de aproximadamente 0,1 ppmp.
[0025] O produto gasoso da purga introduzido através da linha 122 no sistema de compressão 125 pode ser comprimido em uma pluralidade de estágios de compressão ou compressores. Como mostrado na Figura 1, o sistema de compressão 125 inclui três compressores ou estágios de compressão 128, 135 e 142 arranjados em série relativamente entre si para produzir o produto gasoso da purga comprimido através da linha 149. Em outro exemplo, o produto gasoso da purga introduzido através da linha 122 no sistema de compressão 125 pode ser comprimido em dois ou mais compressores ou estágios de compressão para produzir o produto gasoso da purga comprimido através da linha 149. Qualquer número de estágios de compressão pode ser usado para produzir o produto gasoso da purga comprimido através da linha 149. Por exemplo, o sistema de compressão 125 pode incluir dois compressores, três compressores, quatro compressores, cinco compressores, seis compressores ou sete compressores. Aumentar o número de compressores ou estágios de compressão dentro do sistema de compressão 125 pode reduzir a subida de temperatura do produto gasoso da purga por cada estágio de compressão.
[0026] Os compressores 128, 135, 142 podem comprimir o produto gasoso da purga em qualquer proporção de pressão desejada, isto é qualquer proporção desejada de pressão do produto gasoso da purga introduzido em um compressor particular comparando com a pressão do produto gasoso da purga comprimido recuperado daquele compressor. Como um exemplo específico, um produto gasoso da purga em uma pressão de aproximadamente 110 kPa introduzido através da linha 122 no compressor 128 e comprimido a uma pressão de aproximadamente 385 kPa teria uma proporção de pressão de aproximadamente 1:3,5. Os compressores 128, 135, 142 podem comprimir o produto gasoso da purga em uma proporção de pressão variando de uma baixa de aproximadamente 1:2, aproximadamente 1:3, ou aproximadamente 1:4 a uma alta de aproximadamente 1:5, aproximadamente 1:6, aproximadamente 1:7, aproximadamente 1:8, aproximadamente 1:9, ou aproximadamente 1:10. Em outro exemplo, os compressores 128, 135, 142 podem comprimir o produto gasoso da purga em uma proporção de pressão variando de uma baixa de aproximadamente 1:2,5, aproximadamente 1:2.7, aproximadamente 1:3,0, aproximadamente 1:3.1, ou aproximadamente 1:3,2 a uma alta de aproximadamente 1:3,6, aproximadamente 1:3,8, aproximadamente 1:4.0, aproximadamente 1:4,5, aproximadamente 1:5, aproximadamente 1:5,5, ou aproximadamente 1:6. Em outro exemplo, os compressores 128, 135, 142 podem comprimir o produto gasoso da purga em uma proporção de pressão de aproximadamente 1:3,2 a aproximadamente 1:3,6, aproximadamente 1:3,1 a aproximadamente 1:5, aproximadamente 1:3.2 a aproximadamente 1:4, aproximadamente 1:3,4 a aproximadamente 1:5, ou aproximadamente 1:3,0 a aproximadamente 1:4. Em outro exemplo, os compressores 128, 135, 142 podem comprimir o produto gasoso da purga em uma proporção de pressão de aproximadamente 1:3 a aproximadamente 1:6, aproximadamente 1:4 a aproximadamente 1:9, aproximadamente 1:5 a aproximadamente 1:9, aproximadamente 1:5 a aproximadamente 1:8, aproximadamente 1:6 a aproximadamente 1:8, ou aproximadamente 1:4 a aproximadamente 1:8. A proporção de pressão particular dentro de cada compressor 128, 135, 142 pode ser baseada, pelo menos em parte, na pressão desejada do produto gasoso da purga comprimido produzido através da linha 149, os componentes particulares contidos no produto gasoso da purga na linha 116, o tipo do compressor, a temperatura máxima predeterminada desejada do gás de purga comprimido após qualquer compressor particular ou qualquer combinação dos mesmos.
[0027] A temperatura de descarga de compressor é diretamente relacionada à proporção de pressão do gás de purga de produto introduzido em um compressor particular ou estágio de compressão e o produto gasoso da purga comprimido recuperado do compressor. Como o produto gasoso da purga é comprimido dentro dos primeiro, segundo, e terceiro compressores 128, 135, 142 para produzir o produto gasoso da purga comprimido através da linha 149, a pressão parcial de monômeros, por exemplo, etileno, aumenta. Como tal, o potencial de iniciação de polimerização quando um ou mais componentes catalíticos como TEAL estão presentes no produto gasoso da purga pode aumentar. Dessa forma, controlar a temperatura máxima do gás de purga comprimido recuperado de cada compressor ou estágio 128, 135, 142 de compressão pode ser desejável quando a pressão aumenta. Como tal, a proporção de pressão na qual o produto gasoso da purga é comprimido dentro de cada compressor 128, 135, e 142 pode ser diferente uma da outra.
[0028] O primeiro compressor 128 pode comprimir o produto gasoso da purga introduzido através da linha 122 em uma proporção de pressão igual ou maior que os segundo e terceiro compressores 135, 142 comprimem o produto gasoso da purga. Por exemplo, o primeiro compressor 128 pode comprimir o produto gasoso da purga introduzido através da linha 122 a este em uma proporção de pressão de pelo menos 1:3, pelo menos 1:3,5, pelo menos 1:4, pelo menos 1:4,5, ou pelo menos 1:5 e os segundo e terceiro compressores podem comprimir o produto gasoso da purga em uma proporção de pressão igual ou menor que o primeiro compressor 128. Os primeiro e segundo compressores 128, 135 podem comprimir o produto gasoso da purga introduzido através das linhas 122 e 134, respectivamente, em uma proporção de pressão igual ou maior que o terceiro compressor 142 comprime o produto gasoso da purga introduzido através da linha 141. Como tal, as proporções de pressão nas quais o produto gasoso da purga é comprimido dentro dos primeiro, segundo e terceiro compressores 128, 135, 142 podem diminuir como o produto gasoso da purga é comprimido dentro do sistema de compressão 125.
[0029] A temperatura máxima predeterminada de cada produto gasoso da purga comprimido recuperado dos compressores 128, 135, e 142 através das linhas 129, 136, e 143, respectivamente, pode diminuir como a pressão do produto gasoso da purga comprimido aumenta. Em outras palavras, o produto gasoso da purga comprimido recuperado através das linhas 129, 136, e 143 de cada compressor 128, 135, 142, respectivamente, pode ter uma temperatura máxima predeterminada diferente. A temperatura máxima predeterminada do produto gasoso da purga comprimido na linha 129 pode ser igual ou maior que a temperatura máxima predeterminada do produto gasoso da purga na linha 136. Similarmente a temperatura máxima predeterminada do produto gasoso da purga comprimido na linha 136 pode ser igual ou maior que a temperatura máxima predeterminada do produto gasoso da purga comprimido na linha 143. Por exemplo, a temperatura máxima predeterminada do gás de purga comprimido na linha 129 pode variar de aproximadamente 125°C a aproximadamente 150°C, a temperatura máxima predeterminada do gás de purga comprimido na linha 136 pode variar de aproximadamente 115°C a aproximadamente 130°C, e a temperatura máxima predeterminada do gás de purga comprimido na linha 143 pode variar de aproximadamente 105°C a aproximadamente 120°C. A temperatura máxima predeterminada particular de qualquer gás de purga comprimido particular 129, 136, 143 pode variar e pode depender, pelo menos em parte, da composição particular do gás de purga na linha 116.
[0030] O sistema de compressão 125 também pode incluir um ou mais trocadores de calor e/ou um ou mais separadores que podem resfriar e separar pelo menos uma porção de qualquer fluido condensado do gás de purga comprimido após um ou mais dos estágios de compressão. Como mostrado, o sistema de compressão 125 pode incluir trocadores de calor 130, 137, e 145 adaptados para resfriar o gás de purga comprimido após cada estágio de compressão e separadores 132, 139, e 147 que pode separar pelo menos uma porção de qualquer fluido condensado, se presente, do produto gasoso da purga comprimido resfriado recuperado dos trocadores de calor 130, 137, 145, respectivamente. O produto gasoso da purga comprimido recuperado através da linha 129 do primeiro compressor 128 pode ser resfriado dentro do trocador de calor 130 para produzir um primeiro produto gasoso da purga comprimido resfriado através da linha 131. O primeiro produto gasoso da purga comprimido resfriado através da linha 131 pode ser introduzido no separador 132 para recuperar pelo menos uma porção de qualquer fluido condensado através da linha 133 e um produto gasoso da purga através da linha 134. O produto gasoso da purga através da linha 134 pode ser comprimido dentro do compressor 135 e recuperado através da linha 136 como um segundo produto gasoso da purga comprimido. O segundo produto gasoso da purga comprimido através da linha 136 pode ser introduzido no trocador de calor 137 para produzir um segundo produto gasoso da purga comprimido resfriado através da linha 138. O segundo produto gasoso da purga comprimido resfriado através da linha 138 pode ser introduzido no separador 139 para recuperar pelo menos uma porção de qualquer fluido condensado através da linha 140 e um produto gasoso da purga através da linha 141. O produto gasoso da purga através da linha 141 pode ser introduzido no terceiro compressor ou final 142 (como mostrado) para produzir um terceiro ou produto gasoso final comprimido da purga através da linha 143. O terceiro produto gasoso da purga comprimido através da linha 143 pode ser introduzido no trocador de calor 145 para produzir o produto gasoso da purga comprimido de um terceiro resfriado através da linha 146. O terceiro resfriado comprimiu o produto gasoso da purga através da linha 146 pode ser introduzido no separador 147 para recuperar pelo menos uma porção de qualquer fluido condensado através da linha 148 e o produto gasoso da purga comprimido através da linha 149. Opcionalmente, uma porção do produto gasoso da purga comprimido através da linha 150 pode ser recuperada do separador 147 e introduzida em outro separador 151. O separador 151 pode separar ainda pelo menos uma porção de qualquer fluido condensado que pode ser recuperado através da linha 152 deste e um produto gasoso da purga através da linha 153. O separador 151 também pode ser configurado ou adaptado para atuar como um vaso de pressão. Em outras palavras, o separador 151 pode ser configurado ou adaptado para acomodar flutuações ou modificações da quantidade do produto gasoso da purga comprimido introduzido a este através da linha 150. O separador 151 também pode ser configurado ou adaptado para acomodar flutuações ou modificações em uma quantidade de gás de purga retirado através da linha 153 deste. O produto gasoso da purga através da linha 153 pode ser reciclado como gás auxiliar de descarga de produto através da linha 107 ao sistema de descarga de produto 105. Um gás auxiliar de descarga de produto constituinte através da linha 154 também pode ser introduzido no produto gasoso da purga na linha 107. Em outro exemplo, todo ou uma porção do produto gasoso da purga na linha 153 podem ser descarregados do sistema 100, introduzidos em um sistema de queima, introduzidos em um dispositivo ou sistema de combustão e consumidos como combustível ou qualquer combinação dos mesmos através da linha 155.
[0031] Os trocadores de calor 118, 130, e 137 podem reduzir a temperatura do produto gasoso da purga comprimido antes da introdução para os primeiro, segundo, e terceiro compressores 128, 135, 142, respectivamente, uma quantidade suficiente tal que o aumento de temperatura associado com a compressão do produto gasoso da purga, e como tal a temperatura do produto gasoso da purga comprimido recuperado deste pode ser controlado. Por exemplo, os trocadores de calor 118, 130, e 137 podem reduzir a temperatura do produto gasoso da purga introduzido através das linhas 116, 129, e 136, respectivamente, tal que a temperatura do produto gasoso da purga após cada estágio de compressão subsequente pode ser mantida abaixo de aproximadamente 250°C, abaixo de aproximadamente 200°C, abaixo de aproximadamente 150°C, abaixo de aproximadamente 140°C, abaixo de aproximadamente 130°C, abaixo de aproximadamente 120°C, abaixo de aproximadamente 115°C, abaixo de aproximadamente 110°C, abaixo de aproximadamente 105°C, ou abaixo de aproximadamente 100°C.
[0032] A temperatura dos produtos gasosos de purga resfriados recuperados através das linhas 120, 131, e 138, e 146 de trocadores de calor 118, 130, 137, e 145, respectivamente, pode ser menor que aproximadamente 60°C, menor que aproximadamente 50°C, menor que aproximadamente 45°C, menor que aproximadamente 40°C, menor que aproximadamente 35°C, menor que aproximadamente 30°C, menor que aproximadamente 25°C, menor que aproximadamente 20°C, ou menor que aproximadamente 15°C. Por exemplo, a temperatura dos produtos gasosos de purga resfriados nas linhas 120, 131, 138, e 146 pode variar de aproximadamente 10°C a aproximadamente 45°C, aproximadamente 15°C a aproximadamente 40°C, ou aproximadamente 15°C a aproximadamente 35°C.
[0033] Adicionalmente, quando uma porção do produto gasoso da purga é condensada entre dois compressores, a pressão interestágio cairá conforme o produto gasoso da purga se condensa, que resulta em uma proporção de pressão mais baixa do estágio de compressão prévio e uma proporção de compressão mais alta do estágio de compressão subsequente. Como tal, a temperatura do estágio de compressão a jusante pode aumentar devido à condensação do produto gasoso da purga comprimido. Consequentemente, os trocadores de calor 118, 130 e/ou 137 podem ser adaptados ao gás de purga comprimido suficientemente fresco introduzido a este para manter a temperatura do gás de purga comprimido recuperado de cada compressor 128, 135, 142 em uma temperatura desejada.
[0034] O fluido condensado recuperado através das linhas 123, 140, e 152 pode ser reciclado ao separador 132 e recuperado como fluido condensado através da linha 133 deste. O fluido condensado através da linha 133 pode ser introduzido em uma ou mais bombas 156 para produzir um fluido condensado pressurizado através da linha 157. Em outro exemplo, o fluido condensado através das linhas 123, 140 e/ou 152 pode ser diretamente combinado com o fluido condensado na linha 133. Em outro exemplo, o fluido condensado através das linhas 123, 140 e/ou 152 pode ser introduzido para separar bombas (não mostrado) para produzir fluidos condensados pressurizados separados que então podem ser combinados com o fluido condensado pressurizado na linha 157.
[0035] Os fluidos condensados através da linha 133, 148, e 152 podem incluir um ou mais dos hidrocarbonetos mais pesados contidos no produto gasoso da purga na linha 116. Por exemplo, quando o produto gasoso da purga na linha 116 contém etileno e um ou mais comonômeros como buteno, hexeno e/ou octeno, o componente(s) principal dos fluidos condensados nas linhas 133, 148 e/ou 152 pode incluir um ou mais comonômeros. Como usado neste pedido, o termo "componente principal" refere-se a uma composição contendo dois ou mais componentes com o componente principal presente em maior quantidade. Por exemplo, o componente principal de uma composição de dois componentes estaria presente em uma quantidade maior que 50%. Em outro exemplo, o componente principal de uma composição de três componentes pode estar presente em uma quantidade apenas aproximadamente 34%, com a quantidade de outros dois componentes cada uma menor que 34%, por exemplo, aproximadamente 33% mais ou menos. Quando o produto gasoso da purga na linha 116 contém etileno e um ou mais hidrocarbonetos inertes, por exemplo, solventes, diluentes ou agentes de condensação induzidos (ICAs), como propano, butano, pentano, hexano e/ou octano, o componente(s) principal dos fluidos condensados nas linhas 133, 148 e/ou 152 pode ser os hidrocarbonetos inertes. Em outro exemplo, quando o produto gasoso da purga na linha 116 contém etileno, um ou mais comonômeros e um ou mais hidrocarbonetos inertes, o componente(s) principal dos fluidos condensados nas linhas 133, 148 e/ou 152 pode ser o comonômero(s) e os hidrocarbonetos inertes.
[0036] Dependendo, pelo menos em parte, da composição particular do produto gasoso da purga na linha 116, a composição dos fluidos condensados nas linhas 133, 148 e/ou 152 pode variar largamente. Quando o produto gasoso da purga contém hidrocarbonetos inertes, por exemplo, isopentano, a concentração dos hidrocarbonetos inertes nas linhas 133, 148 e/ou 152 pode variar de uma baixa de aproximadamente 20% em peso, aproximadamente 25% em peso ou aproximadamente 30% em peso a uma alta de aproximadamente 60% em peso, aproximadamente 70% em peso, aproximadamente 80% em peso, aproximadamente 90% em peso ou aproximadamente 95% em peso. Quando o produto gasoso da purga contém comonômeros, a concentração de comonômeros, por exemplo, buteno, hexeno e/ou octeno, pode variar de uma baixa de aproximadamente 10% em peso, aproximadamente 20% em peso ou aproximadamente 30% em peso a uma alta de aproximadamente 40% em peso, aproximadamente 50% em peso, aproximadamente 60% em peso, aproximadamente 70% em peso, aproximadamente 80% em peso, aproximadamente 90% em peso ou aproximadamente 95% em peso.
[0037] Todo ou uma porção do fluido condensado pressurizado na linha 157 podem ser reciclados através da linha 158 para o reator de polimerização 103. Em outro exemplo, todo ou uma porção do fluido condensado pressurizado na linha 157 podem ser removidos através da linha 159 do sistema de polimerização 100. Por exemplo, todo ou uma porção do fluido condensado pressurizado através da linha 159 podem ser descarregados, consumidos, queimados para gerar calor, ou de outra maneira disposto. Em outro exemplo, uma primeira porção do fluido condensado pressurizado na linha 157 pode ser reciclada através da linha 158 para o reator de polimerização 103 e uma segunda porção do fluido condensado pressurizado na linha 157 pode ser removida através da linha 159 do sistema de polimerização 100. Como mostrado, o fluido condensado recuperado através da linha 148 do separador 147 pode ser introduzido através da linha 189 no fluido condensado pressurizado na linha 158 e reciclado para o reator de polimerização e/ou introduzido através da linha 188 para o fluido condensado pressurizado na linha 159 e removido do sistema de polimerização 100. Remover pelo menos uma porção do fluido condensado pressurizado através da linha 159 do sistema de polimerização 100 pode reduzir o aumento ou acúmulo de compostos indesejáveis como inertes. Os compostos inertes primários que podem ser removidos através da linha 159 podem incluir, mas não são limitados a hexano, butano, octano, 2-hexeno, 3-hexeno, e similares.
[0038] A quantidade do fluido condensado pressurizado através da linha 159 removida do sistema de polimerização 100 pode variar de qualquer lugar de aproximadamente 1% a aproximadamente 30% do fluido condensado pressurizado na linha 157, que também pode incluir qualquer fluido condensado introduzido através da linha 188 do separador 147. Por exemplo, a quantidade do fluido condensado pressurizado na linha 157 e do fluido condensado na linha 148 removida através da linha 159 do sistema de polimerização 100 pode variar de uma baixa de aproximadamente 0,5%, aproximadamente 1% ou aproximadamente 2% a uma alta de aproximadamente 5%, aproximadamente 10%, aproximadamente 20% ou aproximadamente 25%. Às vezes, 100% do fluido condensado pressurizado na linha 157 e do fluido condensado na linha 148 podem ser reciclados através da linha 158 para o reator de polimerização 103. Em outro exemplo, todo ou uma porção do fluido condensado através das linhas 123, 133, 140, 148 e/ou 152 também podem ser introduzidos em um ou mais dos compressores 128, 135 e/ou 142. Introduzir pelo menos uma porção do fluido condensado através das linhas 123, 133, 140, 148 e/ou 152 em um ou mais dos compressores 128, 134 e/ou 142 pode fazer com que o fluido condensado evapore por meio disso reduzindo a temperatura neste, dessa forma reduzindo a temperatura do produto do gás de purga comprimido recuperado deste.
[0039] Referência novamente ao produto gasoso da purga comprimido na linha 143, pelo menos uma porção do produto gasoso da purga comprimido na linha 143 pode ser reciclada através da linha 144 para o produto gasoso da purga na linha 116 antes do primeiro compressor 128. O produto gasoso da purga comprimido através da linha 144 pode ser reciclado continuamente ou periodicamente dependendo da taxa de fluxo do produto gasoso da purga na linha 116. Por exemplo, uma porção do produto gasoso da purga comprimido através da linha 144 pode ser periodicamente reciclada para o produto gasoso da purga na linha 116 tal que uma taxa de fluxo mínima de fluido para o sistema de compressão 125 é mantida durante o processo de recuperação de produto polimérico tipicamente periódico ou cíclico.
[0040] O produto gasoso da purga comprimido através da linha 149 pode ser introduzido em um ou mais sistemas de refrigeração 160 para produzir uma pluralidade de produtos. O sistema de refrigeração 160 pode ser um "sistema de autorrefrigeração" que utiliza o monômero como o refrigerante em um ciclo de composição variado. Por exemplo, o sistema de refrigeração 160 pode produzir um primeiro produto ou "primeiro produto de reciclo" através da linha 174, um segundo produto ou "segundo produto de reciclo" através da linha 178, e um terceiro produto ou "terceiro produto de reciclo" através da linha 185. Como discutido e descrito em mais detalhes abaixo, os primeiro, segundo e terceiro produtos através das linhas 174, 178, e 185 podem ser porções ou frações do produto gasoso da purga comprimido na linha 149. Os primeiro, segundo e terceiro produtos através das linhas 174, 178, e 185 podem ser produzidos por resfriamento, separação e expansão do produto gasoso da purga comprimido introduzido através da linha 149 ao sistema de refrigeração 160. Como tal, o refrigerante usado dentro do sistema de refrigeração 160 pode ser o produto gasoso da purga comprimido ou pelo menos um ou mais componentes contidos no produto gasoso da purga comprimido. Por exemplo, metano, etileno, etano, propileno, propano, buteno, butano, nitrogênio, ou qualquer combinação dos mesmos, pode estar contido no gás de purga comprimido e qualquer um ou mais destes componentes podem ser usados, sozinhos ou em qualquer combinação, como o refrigerante dentro do sistema de refrigeração 160. Em outro exemplo, etileno, etano e nitrogênio no produto gasoso da purga comprimido podem compor uma maior parte do refrigerante usado dentro da unidade de refrigeração 160.
[0041] O produto gasoso da purga comprimido através da linha 149 pode ser introduzido em um refrigerador 161 de vários estágios. O refrigerador 161 de vários estágios podem expandir três ou mais porções do produto gasoso da purga comprimido, como descrito em mais detalhes abaixo, para produzir um produto gasoso da purga resfriado através da linha 162. Embora não mostrado, o refrigerador 161 de vários estágios pode ser substituído por uma pluralidade de trocadores de calor separados ou uma combinação de trocadores de calor separados e combinados.
[0042] O produto gasoso da purga comprimido resfriado na linha 162 pode estar em uma temperatura de aproximadamente -60°C ou menos, aproximadamente -65°C ou menos, aproximadamente -70°C ou menos, aproximadamente -75°C ou menos, aproximadamente -80°C ou menos, aproximadamente -85°C ou menos, aproximadamente -90°C ou menos, ou aproximadamente -95°C ou menos. Por exemplo, a temperatura do produto gasoso da purga comprimido resfriado na linha 162 pode variar de aproximadamente -72°C a aproximadamente -92°C, aproximadamente -74°C a aproximadamente -88°C, ou aproximadamente -76°C a aproximadamente -86°C.
[0043] O produto gasoso da purga comprimido resfriado através da linha 162 pode ser introduzido em um ou mais separadores 163 para produzir um produto gasoso através da linha 164 e um produto condensado através da linha 165. O produto gasoso através da linha 164 pode ser introduzido em um ou mais trocadores de calor 166 para produzir um produto gasoso resfriado adicional através da linha 167. O produto gasoso resfriado na linha 167 pode estar em uma temperatura de aproximadamente -70°C ou menos, aproximadamente -75°C ou menos, aproximadamente -80°C ou menos, aproximadamente -85°C ou menos, aproximadamente -90°C ou menos, ou aproximadamente -95°C ou menos. A temperatura do produto gasoso na linha 167 pode ser reduzida até 5°C, aproximadamente 10°C, aproximadamente 15°C, aproximadamente 20°C, aproximadamente 25°C, ou aproximadamente 30°C comparando com a temperatura do produto gasoso na linha 164.
[0044] O produto gasoso resfriado através da linha 167 pode ser introduzido em um ou mais separadores 168 para produzir um produto condensado através da linha 169 e um produto gasoso através da linha 170. O produto gasoso através da linha 170 pode ser introduzido em um primeiro dispositivo de redução de pressão 171 para produzir um produto gasoso estendido através da linha 172. A pressão do produto gasoso estendido na linha 172 pode ser aproximadamente 600 kPa ou menos, aproximadamente 550 kPa ou menos, aproximadamente 500 kPa ou menos, aproximadamente 450 kPa ou menos, aproximadamente 400 kPa ou menos ou aproximadamente 380 kPa ou menos. Por exemplo, a pressão do produto gasoso estendido na linha 172 pode variar de uma baixa de aproximadamente 101 kPa, aproximadamente 150 kPa ou aproximadamente 200 kPa a uma alta de aproximadamente 375 kPa, aproximadamente 400 kPa ou aproximadamente 450 kPa. A temperatura do produto gasoso estendido na linha 172 pode ser menor que aproximadamente -100°C, menor que aproximadamente -105°C, menor que aproximadamente -110°C, menor que aproximadamente - 120°C, menor que aproximadamente -125°C, ou menor que aproximadamente - 130°C. Por exemplo, a temperatura do produto gasoso estendido na linha 172 pode ser de aproximadamente -105°C a aproximadamente -120°C, de aproximadamente -110°C a aproximadamente -130°C, ou de aproximadamente - 110°C a aproximadamente -140°C.
[0045] O produto gasoso estendido através da linha 172 pode ser introduzido no trocador de calor 166 onde o calor pode ser indiretamente transferido do produto gasoso introduzido através da linha 164 para o produto gasoso estendido. Um primeiro produto aquecido através da linha 173 pode ser recuperado do trocador de calor 166 e introduzido no trocador de calor de vários estágios 161 onde o calor pode ser transferido do produto gasoso da purga comprimido introduzido através da linha 149 ao primeiro produto aquecido. Como tal, um primeiro produto gasoso da purga comprimido resfriado pode ser produzido transferindo o calor do produto gasoso da purga comprimido introduzido através da linha 149 para o trocador de calor de vários estágios 161 e um segundo primeiro produto aquecido através da linha 174 pode ser recuperado do trocador de calor de vários estágios 161. Dependendo, pelo menos em parte, da temperatura do produto gasoso da purga comprimido na linha 149, a temperatura do segundo primeiro produto aquecido através da linha 174 pode ser aproximadamente -20°C, aproximadamente -10°C, aproximadamente 0°C, aproximadamente 20°C, aproximadamente 30°C, ou aproximadamente 40°C. Por exemplo, a temperatura do primeiro produto através da linha 174 pode variar de aproximadamente 0°C a aproximadamente 40°C, aproximadamente 10°C a aproximadamente 40°C, 20°C a aproximadamente 40°C ou aproximadamente 25°C a aproximadamente 35°C.
[0046] O sistema de refrigeração ou sistema de autorrefrigeração 160 pode produzir o primeiro produto através da linha 174 tendo uma concentração baixa de hidrocarbonetos pesados, por exemplo, C4, C5, C6, e C7 e hidrocarbonetos mais pesados. Para um sistema de polimerização 100 produtor de polietileno, o primeiro produto na linha 174 pode incluir como um componente principal o gás de purga (por exemplo, nitrogênio) e como componentes menores, hidrogênio e/ou hidrocarbonetos leves (por exemplo, hidrogênio, metano, etileno e etano). Por exemplo, quando o componente principal desejado do gás de purga é nitrogênio, o primeiro produto na linha 174 pode incluir aproximadamente 70% em peso ou mais, aproximadamente 75% em peso ou mais, aproximadamente 80% em peso ou mais, aproximadamente 85% em peso ou mais, aproximadamente 90% em peso ou mais, ou aproximadamente 95% em peso ou mais de nitrogênio. A concentração combinada de outros componentes de gás de purga eficazes como hidrogênio, metano, etileno, e etano, pode variar de aproximadamente 5% em peso a aproximadamente 30% em peso. Em outro exemplo, hidrogênio, metano, etano e/ou etileno podem ser o componente principal do gás de purga. O primeiro produto na linha 174 pode ter uma concentração de hidrocarbonetos C4 de menos de aproximadamente 500 partes por milhão em volume (ppmv), menos de aproximadamente 400 ppm em volume, menos de aproximadamente 300 ppm em volume, menos de aproximadamente 200 ppm em volume, menos de aproximadamente 100 ppm em volume, menos de aproximadamente 75 ppm em volume, ou menos de aproximadamente 50 ppm em volume. O primeiro produto na linha 174 pode ter uma concentração de hidrocarbonetos C5 de menos de aproximadamente 250 ppm em volume, menos de aproximadamente 200 ppm em volume, menos de aproximadamente 150 ppm em volume, menos de aproximadamente 100 ppm em volume, menos de aproximadamente 50 ppm em volume, menos de aproximadamente 40 ppm em volume, menos de aproximadamente 30 ppmv, ou menos de aproximadamente 20 ppm em volume. O primeiro produto na linha 174 pode ter uma concentração de hidrocarbonetos C6 de menos de aproximadamente 75 ppm em volume, menos de aproximadamente 50 ppm em volume, menos de aproximadamente 30 ppm em volume, menos de aproximadamente 15 ppm em volume, menos de aproximadamente 10 ppmv, ou menos de aproximadamente 5 ppm em volume. O primeiro produto na linha 174 pode ter uma concentração de C7 e hidrocarbonetos mais pesados de menos de aproximadamente 250 ppm em volume, menos de aproximadamente 200 ppm em volume, menos de aproximadamente 150 ppm em volume, menos de aproximadamente 100 ppm em volume, menos de aproximadamente 50 ppm em volume, menos de aproximadamente 40 ppm em volume, menos de aproximadamente 30 ppm em volume, ou menos de aproximadamente 20 ppm em volume.
[0047] Uma vez que o primeiro produto na linha 174 inclui uma concentração relativamente alta de componentes leves, como nitrogênio e/ou etileno e uma concentração baixa de componentes mais pesados, o primeiro produto recuperado através da linha 174 do trocador de calor de vários estágios 161 pode ser reciclado para o compartimento de purga 115 através da linha 112 como o gás de purga. Como tal, o uso de gás constituinte ou de purga suplementar, como nitrogênio, pode ser reduzido ou eliminado e o gás de purga através da linha 112 usado para purgar o produto polimérico de voláteis pode ser fornecido do primeiro produto na linha 174. Uma porção do primeiro produto na linha 174 pode ser removida através da linha 175 do sistema de polimerização 100 periodicamente ou continuamente. Por exemplo, o primeiro produto através da linha 175 pode ser descarregado, consumido, queimado para gerar o calor, ou de outra maneira removido do sistema de polimerização 100. Uma primeira porção do primeiro produto na linha 174 pode ser reciclada através da linha 112 para o compartimento de purga 115 para fornecer pelo menos uma porção do gás de purga e uma segunda porção do primeiro produto na linha 174 pode ser removida através da linha 175 do sistema de polimerização 100.
[0048] A quantidade do primeiro produto na linha 174 que pode ser descarregado, consumido, ou de outra maneira removido do sistema de polimerização 100 pode variar de aproximadamente 1% a aproximadamente 30% do primeiro produto na linha 174. Por exemplo, a quantidade do primeiro produto na linha 174 que pode ser removido através da linha 175 do sistema de polimerização 100 pode variar de uma baixa de aproximadamente 0,5%, aproximadamente 1% ou aproximadamente 2% a uma alta de aproximadamente 5%, aproximadamente 10%, aproximadamente 20% ou aproximadamente 25%. Às vezes, 100% do primeiro produto através da linha 175 pode ser reciclado através da linha 112 para o compartimento de purga 115. Embora não mostrado, pelo menos uma porção do primeiro produto na linha 174 pode ser reciclada ao compressor 128 através da linha 120. Em outro exemplo não mostrado, o primeiro produto na linha 175 pode ser comprimido e introduzido no sistema de descarga de produto 105 através da linha 107 para prover pelo menos uma porção do gás auxiliar de descarga de produto.
[0049] A remoção de pelo menos uma porção do primeiro produto através da linha 175 do sistema de polimerização 100 pode reduzir principalmente o aumento do gás de purga, por exemplo, nitrogênio, dentro dos sistemas de compressão e refrigeração 125, 160. Outros componentes que podem ser descarregados junto com o nitrogênio podem incluir principalmente hidrocarbonetos mais leves como metano, etano, etileno, propano e/ou propileno.
[0050] Referindo-se novamente ao produto condensado na linha 165, uma primeira porção do produto condensado na linha 165 pode ser introduzida em um segundo dispositivo de redução de pressão 176 para produzir um produto expandido ou resfriado (segundo produto) através da linha 177. A temperatura do segundo produto na linha 177 pode ser menor que aproximadamente -60°C, menor que aproximadamente -70°C, menor que aproximadamente -80°C, menor que aproximadamente -90°C, menor que aproximadamente -95°C, ou menor que aproximadamente -100°C. Por exemplo, a temperatura do segundo produto na linha 177 pode ser de aproximadamente -60°C a aproximadamente -110°C, de aproximadamente 65°C a aproximadamente -90°C, ou de aproximadamente 70°C a aproximadamente -85°C.
[0051] Quando o produto polimérico compreende o polietileno, o sistema de refrigeração 160 pode produzir o segundo produto através da linha 177 tendo uma concentração relativamente alta de etileno e etano. Por exemplo, a concentração combinada de etileno e etano no segundo produto na linha 177 pode ser aproximadamente 30% em peso ou mais, aproximadamente 35% em peso ou mais aproximadamente 40% em peso ou mais, aproximadamente 45% em peso ou mais, aproximadamente 50% em peso ou mais, aproximadamente 55% em peso ou mais, aproximadamente 60% em peso ou mais, aproximadamente 65% em peso ou mais ou aproximadamente 70% em peso ou mais. A concentração de etileno no segundo produto na linha 177 pode variar de uma baixa de aproximadamente 20% em peso, aproximadamente 25% em peso ou aproximadamente 30% em peso a uma alta de aproximadamente 40% em peso, aproximadamente 45% em peso, aproximadamente 50% em peso ou aproximadamente 55% em peso. Quando buteno é usado como um comonômero na produção dos produtos de polietileno, o segundo produto na linha 177 também pode ter uma concentração relativamente alta de buteno e/ou butano. Por exemplo, o segundo produto na linha 177 pode ter uma concentração combinada de buteno e butano variando de uma baixa de aproximadamente 10% em peso, aproximadamente 15% em peso ou aproximadamente 20% em peso a uma alta de aproximadamente 30% em peso, aproximadamente 35% em peso ou aproximadamente 40% em peso. A concentração de buteno no segundo produto na linha 177 pode variar de uma baixa de aproximadamente 20% em peso, aproximadamente 23% em peso ou aproximadamente 25% em peso a uma alta de aproximadamente 28% em peso, aproximadamente 31% em peso ou aproximadamente 35% em peso. Quando hexeno é usado como um comonômero na produção dos produtos de polietileno, o segundo produto na linha 177 pode ter uma concentração de hexeno variando de uma baixa de aproximadamente 2% em peso, aproximadamente 4% em peso ou aproximadamente 6% em peso a uma alta de aproximadamente 10% em peso, aproximadamente 12% em peso ou aproximadamente 14% em peso.
[0052] O segundo produto através da linha 177 pode ser introduzido no trocador de calor de vários estágios 161 onde o calor pode ser transferido do produto gasoso da purga comprimido introduzido através da linha 149 para o segundo produto. Como tal, o produto gasoso da purga comprimido pode ser ainda resfriado dentro do trocador de calor de vários estágios 161 e um segundo produto aquecido através da linha 178 pode ser recuperado deste. Dependendo, pelo menos em parte, da temperatura do produto gasoso da purga comprimido na linha 149, a temperatura do segundo produto através da linha 178 pode ser aproximadamente -20°C, aproximadamente -10°C, aproximadamente 0°C, aproximadamente 20°C, aproximadamente 30°C, ou aproximadamente 40°C. Por exemplo, a temperatura do segundo produto através da linha 174 pode variar de aproximadamente 0°C a aproximadamente 40°C, aproximadamente 10°C a aproximadamente 40°C, 20°C a aproximadamente 40°C ou aproximadamente 25°C a aproximadamente 35°C.
[0053] Quando a pressão operacional do reator 103 é menor que a pressão do produto condensado na linha 165, pode ser vantajoso manter a pressão do segundo produto recuperado através da linha 178 acima da pressão de reator para permitir algum ou todo o segundo produto ser reciclado ao reator 103 através da linha 178 sem requerer compressão adicional. A pressão do segundo produto na linha 178 pode variar de uma baixa de aproximadamente 2.000 kPa, aproximadamente 2.100 kPa ou aproximadamente 2.300 kPa a uma alta de aproximadamente 2.400 kPa, aproximadamente 2.700 kPa, aproximadamente 3.000 kPa, aproximadamente 3.500 kPa, aproximadamente 4.100 kPa ou aproximadamente 4.900 kPa. Embora não mostrado, uma ou mais bombas podem ser usadas para aumentar a pressão do produto condensado na linha 165 a fim de aumentar a pressão do segundo produto recuperado através da linha 178. Por exemplo, se a pressão dentro do reator 103 está próxima ou maior que a pressão do produto gasoso da purga comprimido na linha 149, a pressão do produto condensado na linha 165 pode ser aumentada usando uma ou mais bombas a fim de produzir um segundo produto através da linha 178 que pode ser diretamente reciclado para o reator 103. Embora não mostrado, todo ou uma porção do segundo produto através da linha 178 pode ser introduzidos na unidade de separação adaptada para recuperar ou separar um produto de etileno deste.
[0054] Uma segunda porção do produto condensado na linha 165 pode ser introduzida através da linha 179 em um terceiro dispositivo de redução de pressão 180 para produzir um produto expandido através da linha 181. A pressão do produto expandido na linha 181 pode ser aproximadamente 600 kPa ou menos, aproximadamente 550 kPa ou menos, aproximadamente 500 kPa ou menos, aproximadamente 450 kPa ou menos, aproximadamente 400 kPa ou menos ou aproximadamente 380 kPa ou menos. Por exemplo, a pressão do produto expandido na linha 181 pode variar de uma baixa de aproximadamente 101 kPa, aproximadamente 150 kPa ou aproximadamente 200 kPa a uma alta de aproximadamente 375 kPa, aproximadamente 400 kPa ou aproximadamente 450 kPa. A temperatura do produto expandido na linha 181 pode ser menor que aproximadamente -60°C, menor que aproximadamente -70°C, menor que aproximadamente -80°C, menor que aproximadamente -90°C, menor que aproximadamente -95°C, ou menor que aproximadamente -100°C. Por exemplo, a temperatura do produto expandido na linha 181 pode variar de aproximadamente -60°C a aproximadamente -110°C, ou de aproximadamente -65°C a aproximadamente -90°C, ou de aproximadamente -70°C a aproximadamente - 85°C.
[0055] Referindo-se novamente ao produto condensado na linha 169, o produto condensado através da linha 169 pode ser introduzido em um quarto dispositivo de redução de pressão 182 para produzir um produto expandido através da linha 183. A pressão do produto expandido na linha 183 pode ser aproximadamente 600 kPa ou menos, aproximadamente 550 kPa ou menos, aproximadamente 500 kPa ou menos, aproximadamente 450 kPa ou menos, aproximadamente 400 kPa ou menos ou aproximadamente 380 kPa ou menos. Por exemplo, a pressão do produto expandido na linha 183 pode variar de uma baixa de aproximadamente 101 kPa, aproximadamente 150 kPa ou aproximadamente 200 kPa a uma alta de aproximadamente 375 kPa, aproximadamente 400 kPa ou aproximadamente 450 kPa. A temperatura do produto expandido na linha 183 pode ser menor que aproximadamente -60°C, menor que aproximadamente -70°C, menor que aproximadamente -80°C, menor que aproximadamente -90°C, menor que aproximadamente -95°C, ou menor que aproximadamente -100°C. Por exemplo, a temperatura do produto expandido na linha 183 pode ser de aproximadamente -60°C a aproximadamente -110°C, de aproximadamente -65°C a aproximadamente -90°C, ou de aproximadamente - 70°C a aproximadamente -85°C.
[0056] O produto expandido na linha 183 e o produto expandido na linha 181 podem ser combinados entre si para produzir um produto expandido ou resfriado (terceiro produto) através da linha 184. O terceiro produto resfriado através da linha 184 pode ser introduzido no trocador de calor de vários estágios 161 onde o calor pode ser transferido do produto gasoso da purga comprimido introduzido através da linha 149 no terceiro produto resfriado. Como tal, o produto gasoso da purga comprimido pode ser ainda resfriado dentro do trocador de calor de vários estágios 161 e um terceiro produto aquecido através da linha 185 que inclui os produtos expandidos nas linhas 181 e 183 podem ser recuperados do trocador de calor de vários estágios 161. Dependendo, pelo menos em parte, da temperatura do produto gasoso da purga comprimido na linha 149, a temperatura do terceiro produto através da linha 185 pode ser aproximadamente -20°C, aproximadamente -10°C, aproximadamente 0°C, aproximadamente 20°C, aproximadamente 30°C, ou aproximadamente 40°C. Por exemplo, a temperatura do terceiro produto através da linha 185 pode variar de aproximadamente 0°C a aproximadamente 40°C, aproximadamente 10°C a aproximadamente 40°C, 20°C a aproximadamente 40°C ou aproximadamente 25°C a aproximadamente 35°C.
[0057] Quando o sistema de polimerização 100 produz produtos de polietileno, o sistema de refrigeração 160 pode produzir um terceiro produto através da linha 185 tendo uma concentração relativamente alta de etileno. Pelo menos uma porção do terceiro produto na linha 185 pode ser reciclada através da linha 186 para o produto gasoso da purga na linha 116 ou 120. Quando o sistema de polimerização 100 produz polímeros de polietileno, o terceiro produto na linha 185 pode ter uma concentração de etileno de aproximadamente 20% em peso ou mais, aproximadamente 25% em peso ou mais, aproximadamente 30% em peso ou mais aproximadamente 35% em peso, ou mais, aproximadamente 40% em peso ou mais, aproximadamente 45% em peso ou mais, aproximadamente 50% em peso ou mais, aproximadamente 55% em peso ou mais ou aproximadamente 60% em peso ou mais. O terceiro produto na linha 185 pode ter uma concentração de etano variando de uma baixa de aproximadamente 10% em peso, aproximadamente 15% em peso ou aproximadamente 20% em peso a uma alta de aproximadamente 25% em peso, aproximadamente 30% em peso, aproximadamente 35% em peso ou aproximadamente 40% em peso. Quando buteno é usado como um comonômero na produção de polietileno, o terceiro produto na linha 185 pode ter uma concentração de buteno variando de uma baixa de aproximadamente 5% em peso, aproximadamente 10% em peso ou aproximadamente 15% em peso a uma alta de aproximadamente 20% em peso, aproximadamente 25% em peso ou aproximadamente 30% em peso. A concentração de outros hidrocarbonetos C4 pode variar de uma baixa de aproximadamente 1% em peso, aproximadamente 2% em peso ou aproximadamente 3% em peso a uma alta de aproximadamente 4% em peso, aproximadamente 5% em peso ou aproximadamente 6% em peso.
[0058] Pelo menos uma porção do terceiro produto na linha 185 pode ser removida através da linha 187 do sistema de polimerização 100. Por exemplo, pelo menos uma porção do terceiro produto através da linha 187 pode ser descarregada, consumida, queimada para gerar o calor, ou de outra maneira removida do sistema de polimerização 100. Em pelo menos um exemplo, uma primeira porção do terceiro produto através da linha 186 pode ser reciclada para o produto gasoso da purga na linha 116 ou 120 e uma segunda porção do terceiro produto através da linha 187 pode ser removida do sistema de polimerização 100. Remover pelo menos uma porção do terceiro produto através da linha 187 do sistema de polimerização 100 pode reduzir a concentração de componentes indesejados que por meio disso reduz e/ou previne o aumento de componentes indesejados no sistema de polimerização 100. Os componentes indesejados que podem ser removidos do sistema de polimerização 100 removendo pelo menos uma porção do terceiro produto através da linha 187 destes podem incluir, mas não são limitados a compostos inertes como metano, etano, propano, butano e combinações dos mesmos.
[0059] A quantidade do terceiro produto removido através da linha 187 do sistema de polimerização 100 pode variar em qualquer lugar de 1% a aproximadamente 50% do terceiro produto na linha 185. Por exemplo, a quantidade do terceiro produto removido através da linha 187 do sistema de polimerização 100 pode variar de uma baixa de aproximadamente 1%, aproximadamente 3% ou aproximadamente 5% a uma alta de aproximadamente 10%, aproximadamente 15%, aproximadamente 20%, aproximadamente 25% ou aproximadamente 30%. Às vezes, 100% do terceiro produto na linha 185 pode ser reciclado através da linha 186 para o produto gasoso da purga na linha 116. Embora não mostrado, em outro exemplo, todo o terceiro produto na linha 185 pode ser reciclado através da linha 186 para o produto gasoso da purga na linha 116 ou 120 e uma porção do segundo produto na linha 178 pode ser descarregada, consumida, queimada para gerar calor, ou de outra maneira removida do sistema de polimerização 100 para reduzir o aumento de componentes indesejados no sistema de polimerização 100. Em outro exemplo, uma porção do terceiro produto através da linha 186 e uma porção do segundo produto na linha 178 podem ser descarregadas do sistema de polimerização 100.
[0060] Os trocadores de calor 118, 130, 137, 145, 161, e 166 podem ser ou incluir qualquer sistema, dispositivo ou combinação de sistemas e/ou dispositivos adequados para transferir indiretamente o calor de um fluido a outro fluido. Por exemplo, os trocadores de calor podem ser ou incluir um ou mais trocadores de calor casco-tubo, placa e estrutura, placa e aleta, enrolado em espiral, enrolado em bobina, tubo U e/ou estilo baioneta. Em uma ou mais modalidades, um ou mais trocadores de calor também podem incluir tubos de superfície aumentada (por exemplo, aletas, misturadores estáticos, rifling, empacotamento condutivo de calor, projeções causadoras de turbulência ou qualquer combinação dos mesmos), e similares. Embora não mostrado, um ou mais trocadores de calor 118, 130, 137, 145, 161, e 166 podem incluir uma pluralidade de trocadores de calor. Se uma pluralidade de trocadores de calor for usada para qualquer um ou mais dos trocadores de calor 118, 130, 137, 145, 161, e 166, os trocadores de calor podem ser do mesmo tipo ou de tipos diferentes.
[0061] Os separadores 121, 132, 139, 147, 151, 163, e 168 podem ser ou incluir qualquer sistema, dispositivo ou combinação de sistemas e/ou dispositivos adequados para separar o gás de líquidos. Por exemplo, os separadores podem ser ou incluir um ou mais tanques flash, colunas de destilação, colunas de fracionamento, colunas de parede dividida ou qualquer combinação dos mesmos. Os separadores podem conter uma ou mais estruturas internas incluindo, mas não limitados a bandejas, elementos de empacotamento randômicos como anéis ou selas, embalagem estruturada ou qualquer combinação dos mesmos. Os separadores podem ser ou incluir uma coluna aberta sem elementos internos. Os separadores podem ser uma coluna parcialmente vazia contendo uma ou mais estruturas internas.
[0062] Os compressores 128, 135, 142 podem incluir qualquer tipo de compressor. Os compressores ilustrativos podem incluir, mas não são limitados a compressores axiais, compressores centrífugos, compressores de deslocamento positivo rotativos, compressores de fluxo variado ou diagonal, compressores de reciprocação, compressores de parafuso seco, compressores de parafuso inundado de óleo, compressores de rolo e similares. Os compressores 128, 135, 142 podem ser compressores separados ou um compressor único que tem três ou mais estágios de compressão. Os compressores 128, 135, 142 podem ser acionados por motor comum ou único, motores separados ou uma combinação dos mesmos. Os compressores 128, 135, 142 podem ser do mesmo tipo do compressor ou diferente. Por exemplo, os compressores 128, 135, 142 podem ser todos compressores de reciprocação. Em outro exemplo, o primeiro compressor 128 pode ser um compressor de parafuso seco e os segundo e terceiro compressores 135, 142 podem ser compressores de reciprocação.
[0063] Os dispositivos de redução de pressão 171, 176, 180 e 182 podem ser ou incluir qualquer sistema, dispositivo ou combinação de sistemas e/ou dispositivos adequados para reduzir da pressão adiabaticamente ou substancialmente adiabaticamente um fluido comprimido. Dispositivos de redução de pressão ilustrativos podem incluir, mas não são limitados a, válvulas, bocais, orifícios, plugues porosos e similares.
[0064] A Figura 2 representa um diagrama esquemático de um sistema de compressão ilustrativo 200 para comprimir o produto gasoso da purga na linha 116. O sistema de compressão 200 pode ser similar ao sistema de compressão 125 discutido e descrito acima com referência à Figura 1. O sistema de compressão 200 pode incluir ainda uma linha 205 de produto gasoso da purga comprimido de reciclo em vez ou em adição à linha da reciclo 144 (ver Figura 1).
[0065] O sistema de compressão 200 representado na Figura 2 é configurado para aumentar os volumes de compressor iniciais, isto é, aumentar a proporção de pressão do produto gasoso da purga comprimido em um estágio de compressão a montante em relação a um estágio de compressão posterior, por meio disso reduzindo a temperatura do produto gasoso da purga depois comprimido. Em outras palavras, o sistema de compressão 200 pode fornecer uma proporção de pressão máxima à qual o produto gasoso da purga é submetido durante a compressão em cada estágio reciclando uma porção do produto gasoso da purga comprimido na linha 205 para o gás de purga comprimido na linha 129 e para o gás de purga comprimido na linha 136. Como tal, a proporção de pressão do produto gasoso da purga comprimido recuperado de cada compressor 128, 135, 142 pode ser impedido de exceder uma proporção de pressão predeterminada de um estágio de compressão particular, por meio disso fixar ou substancialmente fixar a temperatura de descarga máxima do gás de purga comprimido recuperado dos compressores 128, 135, 142.
[0066] Uma primeira porção do produto gasoso da purga comprimido na linha 205 pode ser reciclada através da linha 215 para o produto gasoso da purga comprimido na linha 129 recuperado do primeiro compressor 128. Uma segunda porção do produto gasoso da purga comprimido na linha 205 pode ser reciclada através da linha 210 para o produto gasoso da purga comprimido na linha 136 recuperado do segundo compressor 135. Embora não mostrado, uma terceira porção do produto gasoso da purga comprimido através da linha 144 (ver Figura 1) pode ser reciclada para o produto gasoso da purga na linha 116.
[0067] A quantidade do produto gasoso da purga comprimido na linha 143 que pode ser reciclada através das linhas 210, 215 e/ou 144 pode variar largamente dependendo da taxa de fluxo particular do produto gasoso da purga introduzido através da linha 116 no sistema de compressão 200. A quantidade do produto gasoso da purga comprimido reciclado através das linhas 210, 215 e/ou 144 pode ser ajustada para manter uma proporção de pressão desejada à qual o produto gasoso da purga é submetido dentro de cada compressor 128, 135, 142 tal que a temperatura do gás de purga comprimido recuperado de cada compressor seja mantida abaixo da temperatura máxima predeterminada.
[0068] A Figura 3 representa um diagrama esquemático de um sistema de compressão ilustrativo 300 para comprimir o produto gasoso da purga na linha 116. O sistema de compressão 300 pode ser similar ao sistema de compressão 125 discutido e descrito acima com referência à Figura 1. O sistema de compressão 300 pode incluir ainda as linhas de reciclo de produto gasoso da purga comprimido 305, 310, e 315 em vez ou em adição à linha de reciclo 144 representada na Figura 1.
[0069] Como mostrado, uma porção do produto gasoso da purga comprimido nas linhas 129, 136, e 143 recuperado dos primeiro, segundo e terceiro compressores 128, 135, e 142, respectivamente, pode ser reciclada para o produto gasoso da purga a montante do respectivo compressor através das linhas 305, 310 e 315, respectivamente. Como discutido acima, o produto gasoso da purga pode ser mantido a uma temperatura máxima predeterminada ou abaixo durante a compressão deste e reciclagem de uma porção do produto gasoso da purga comprimido após cada estágio de compressão pode fornecer o controle no ajuste da temperatura do produto gasoso da purga comprimido após cada estágio de compressão 128, 135, 142.
[0070] Como mostrado na Figura 3, uma porção do gás de purga comprimido recuperado de cada compressor 128, 135, 142 pode ser reciclado à entrada de cada compressor para fornecer uma proporção de pressão desejada de cada compressor. A proporção de pressão desejada de cada compressor 128, 135, 142 pode ser determinada, pelo menos em parte, baseada na temperatura de descarga desejada de cada compressor de uma composição particular do produto gasoso da purga. Adicionalmente, em vez de reciclar uma porção do produto gasoso da purga comprimido através da linha 144 para o produto gasoso da purga na linha 116 (como mostrado na Figura 1) ou reciclar uma porção do produto gasoso da purga na linha 143 através das linhas 210 e 215 para o produto gasoso da purga comprimido nas linhas 129 e 136 (como mostrado na Figura 2) uma porção do produto gasoso da purga comprimido recuperado através das linhas 129, 136, e 143 de cada compressor 128, 135, e 142, respectivamente, pode ser reciclada para o produto gasoso da purga precedente antes da introdução no compressor. Por exemplo, uma porção do produto gasoso da purga comprimido na linha 129 pode ser reciclada através da linha 305 para o produto gasoso da purga na linha 116. Uma porção do produto gasoso da purga comprimido na linha 136 pode ser reciclada através da linha 310 para o produto gasoso da purga comprimido na linha 129. Uma porção do produto gasoso da purga comprimido na linha 143 pode ser reciclada através da linha 315 para o produto gasoso da purga comprimido na linha 136. Reciclar uma porção do produto gasoso da purga comprimido nas linhas 129, 136, e 143 através das linhas 305, 310, e 315, respectivamente, para o produto gasoso da purga nas linhas 116, 129 e 136, respectivamente, pode resultar em uma taxa de fluxo reduzida ou mais baixa pelos estágios de compressão posteriores porque os fluxos de reciclo não são compostos de estágio a estágio. Adicionalmente, reciclar os produtos gasosos de purga comprimidos através das linhas 305, 310, e 315 pode reduzir o consumo de energia total porque menos produto gasoso da purga é comprimido pelos estágios de compressão.
[0071] A Figura 4 representa um diagrama esquemático de um sistema de polimerização ilustrativo 400 para produzir um ou mais produtos de polímero e recuperar voláteis destes. O sistema de polimerização 400 pode incluir o reator de polimerização 103; sistema de descarga de produto 105; compartimento de purga 115; trocadores de calor 118, 130, e 145; separadores 121, 132, 147 e 151; e sistema de refrigeração 160, como discutido e descrito acima com referência à Figura 1. Em vez de ter três compressores 128, 135, e 142, entretanto, o sistema de polimerização 400 pode incluir um sistema de compressão 405 tendo dois compressores 407, 425. O produto gasoso da purga através da linha 116, se desejado, pode ser introduzido no trocador de calor 118 e o separador 121 para separar pelo menos uma porção de qualquer fluido condensado através da linha 123 e fornecer o produto gasoso da purga através da linha 122, como discutido e descrito acima com referência à Figura 1.
[0072] O produto gasoso da purga através da linha 122 pode ser introduzido no sistema de compressão 405 para produzir um produto gasoso da purga comprimido através da linha 149 e um produto recuperado, condensado através das linhas 133 e/ou 148. O produto gasoso da purga comprimido na linha 149 pode ser como discutido e descrito acima com referência à Figura 1. Por exemplo, o produto gasoso da purga comprimido na linha 149 pode estar em uma pressão variando de uma baixa de aproximadamente 2.500 kPa, aproximadamente 2.700 kPa, aproximadamente 3.100 kPa, aproximadamente 3.500 kPa, aproximadamente 4.000 kPa ou aproximadamente 4.100 kPa a uma alta de aproximadamente 5.000 kPa, aproximadamente 6.000 kPa, aproximadamente 7.000 kPa, aproximadamente 8.000 kPa, aproximadamente 9.000 kPa ou aproximadamente 10.000 kPa. Dependendo, pelo menos em parte, da composição particular do produto gasoso da purga, por exemplo, a presença de componentes catalíticos e/ou a concentração do componente(s) catalítico no produto gasoso da purga, a temperatura do produto gasoso da purga pode ser mantida abaixo de aproximadamente 250°C, abaixo de aproximadamente 225°C, abaixo de aproximadamente 200°C, abaixo de aproximadamente 175°C, abaixo de aproximadamente 150°C, abaixo de aproximadamente 140°C, abaixo de aproximadamente 130°C, abaixo de aproximadamente 120°C, abaixo de aproximadamente 110°C, ou abaixo de aproximadamente 100°C durante a compressão deste.
[0073] Os compressores 407 e 425 podem comprimir o produto gasoso da purga em qualquer proporção de pressão desejada. Por exemplo, os compressores 407 e 425 podem comprimir o produto gasoso da purga em uma proporção de pressão variando de uma baixa de aproximadamente 1:2, aproximadamente 1:3, ou aproximadamente 1:4 a uma alta de aproximadamente 1:5, aproximadamente 1:6, aproximadamente 1:7, aproximadamente 1:8, aproximadamente 1:9, ou aproximadamente 1:10. Em outro exemplo, os compressores 407 e 425 podem comprimir o produto gasoso da purga em uma proporção de pressão de aproximadamente 1:3 a aproximadamente 1:6, aproximadamente 1:4 a aproximadamente 1:9, aproximadamente 1:5 a aproximadamente 1:9, aproximadamente 1:5 a aproximadamente 1:8, aproximadamente 1:6 a aproximadamente 1:8, ou aproximadamente 1:4 a aproximadamente 1:8. A proporção particular de pressão dentro de cada compressor 407 e 425 pode ser baseada, pelo menos em parte, na pressão desejada do produto gasoso da purga comprimido produzido através da linha 149, os componentes particulares contidos no produto gasoso da purga na linha 116, o tipo de compressor, a temperatura máxima predeterminada desejada do gás de purga comprimido após qualquer compressor particular ou qualquer combinação dos mesmos.
[0074] A proporção de pressão na qual o produto gasoso da purga é comprimido dentro de cada compressor 407, 425 pode ser a mesma ou diferente. O compressor 407 pode comprimir o produto gasoso da purga em uma proporção de pressão igual ou maior que o compressor 425. Por exemplo, o compressor 407 pode comprimir o produto gasoso da purga introduzido através da linha 122 a isso em uma proporção de pressão de aproximadamente 1:6 ou mais, aproximadamente 1:6,5 ou mais, aproximadamente 1:7 ou mais, aproximadamente 1:7,5 ou mais, aproximadamente 1:8 ou mais, ou aproximadamente 1:8,5 ou mais e o compressor 425 pode comprimir o produto gasoso da purga em uma proporção de pressão igual ou menor que o primeiro compressor 407. O compressor 407 pode comprimir o produto gasoso da purga em uma proporção de pressão igual ou menor que o compressor 425. Por exemplo, o primeiro compressor pode comprimir o gás de purga introduzem através da linha 122 a isso em uma proporção de pressão de aproximadamente 1:3 ou menos, aproximadamente 1:4 ou menos, aproximadamente 1:5 ou menos, aproximadamente 1:6 ou menos, aproximadamente 1:7 ou menos, ou aproximadamente 1:8 ou menos e o segundo compressor 425 pode comprimir o produto gasoso da purga em uma proporção de pressão igual ou maior que o primeiro compressor 407. O compressor 407 pode comprimir o produto gasoso da purga em aproximadamente a mesma proporção de pressão que o compressor 425. Por exemplo, os compressores 407 e 425 podem comprimir cada um o produto gasoso da purga introduzido a este em uma proporção de pressão de aproximadamente 1:5, aproximadamente 1:5,5, aproximadamente 1:6, aproximadamente 1:6,5, aproximadamente 1:7, aproximadamente 1:8, aproximadamente 1:8,5, ou aproximadamente 1:9.
[0075] O produto gasoso da purga comprimido recuperado através das linhas 410 e 143 pode ter a mesma temperatura máxima predeterminada ou diferente. A temperatura máxima predeterminada do produto gasoso da purga comprimido na linha 410 pode ser igual ou maior que a temperatura máxima predeterminada do produto gasoso da purga na linha 143. Por exemplo, a temperatura máxima predeterminada do gás de purga comprimido na linha 410 pode variar de aproximadamente 125°C a aproximadamente 250°C e a temperatura máxima predeterminada do gás de purga comprimido na linha 143 pode variar de aproximadamente 105°C a aproximadamente 200°C. A temperatura máxima predeterminada particular de qualquer gás de purga comprimido particular através das linhas 410 e 143 pode variar largamente e pode depender, pelo menos em parte, da composição do gás de purga particular na linha 116.
[0076] O sistema de compressão 405 também pode incluir um ou mais trocadores de calor e/ou um ou mais separadores que podem resfriar e separar pelo menos uma porção de qualquer fluido condensado do gás de purga comprimido após um ou ambos dos estágios de compressão 407, 425. Como mostrado, o sistema de compressão 405 inclui os trocadores de calor 130 e 145 que podem ser adaptados para resfriar o gás de purga comprimido após cada estágio 407 e 425 de compressão e separadores 132 e 147 que podem separar pelo menos uma porção de qualquer fluido condensado, se presente, do produto gasoso da purga comprimido resfriado recuperado através das linhas 133 e 148 dos trocadores de calor 130 e 145, respectivamente, como discutido e descrito acima com referência à Figura 1. Por exemplo, o produto gasoso da purga comprimido recuperado através da linha 415 do primeiro compressor 405 pode ser resfriado dentro do trocador de calor 130 para produzir um primeiro produto gasoso da purga comprimido resfriado através da linha 415. O primeiro produto gasoso da purga comprimido resfriado através da linha 415 pode ser introduzido no separador 132 para recuperar pelo menos uma porção de qualquer fluido condensado através da linha 133 e um produto gasoso da purga através da linha 420. O produto gasoso da purga através da linha 420 pode ser comprimido dentro do segundo compressor 425 e o produto gasoso da purga comprimido através da linha 143 pode ser recuperado deste. O produto gasoso da purga através da linha 143 pode ser introduzido no trocador de calor 145 para produzir um produto gasoso da purga resfriado através da linha 146. O produto gasoso da purga resfriado através da linha 146 pode ser introduzido no separador 147 para recuperar pelo menos uma porção de qualquer fluido condensado através da linha 148 e o produto gasoso da purga comprimido através da linha 149. Opcionalmente, uma porção do produto gasoso da purga através da linha 150 pode ser recuperada do separador 147 e introduzida em outro separador 151 como discutido e descrito acima com referência à Figura 1 para produzir o fluido condensado através da linha 152 e/ou o produto gasoso da purga através da linha 153. O fluido condensado recuperado através das linhas 123 e/ou 152 pode ser reciclado para o separador 132 e recuperado deste através da linha 133.
[0077] Os trocadores de calor 118 e 130 podem reduzir a temperatura do produto gasoso da purga antes da introdução para os primeiro e segundo compressores 407 e 425, respectivamente, uma quantidade suficiente tal que o aumento de temperatura associado com a compressão do produto gasoso da purga dentro de cada compressor 407 e 425, e a temperatura do gás de purga comprimido recuperado deste possa ser controlado. Por exemplo, os trocadores de calor 118 e 130 podem reduzir a temperatura do produto gasoso da purga introduzido através das linhas 116 e 410, respectivamente, tal que a temperatura do produto gasoso da purga após cada estágio de compressão subsequente seja mantida abaixo de aproximadamente 250°C, aproximadamente 225°C, aproximadamente 200°C, aproximadamente 175°C, aproximadamente 150°C, aproximadamente 140°C, aproximadamente 130°C, aproximadamente 120°C, aproximadamente 115°C, aproximadamente 110°C, aproximadamente 105°C, ou aproximadamente 100°C.
[0078] A temperatura dos produtos gasosos de purga resfriados recuperados através das linhas 120, 415, e 146 dos trocadores de calor 118, 130, e 145, respectivamente, pode ser menor que aproximadamente 60°C, menor que aproximadamente 50°C, menor que aproximadamente 45°C, menor que aproximadamente 40°C, menor que aproximadamente 35°C, menor que aproximadamente 30°C, menor que aproximadamente 25°C, menor que aproximadamente 20°C, ou menor que aproximadamente 15°C. Por exemplo, a temperatura dos produtos gasosos de purga resfriados nas linhas 120, 415, e 146 pode variar de aproximadamente 10°C a aproximadamente 45°C, aproximadamente 15°C a aproximadamente 40°C, ou aproximadamente 15°C a aproximadamente 35°C. Se um sistema de refrigeração for usado para resfriar os produtos gasosos de purga nas linhas 116, 410 e/ou 143, a temperatura dos produtos gasosos de purga recuperados através das linhas 120, 415 e/ou 146 pode ser aproximadamente 15°C ou menos, aproximadamente 5°C ou menos, aproximadamente 0°C ou menos, aproximadamente -10°C ou menos, ou aproximadamente -15°C ou menos.
[0079] Como mostrado, uma porção do fluido condensado nas linhas 133 e/ou 148 pode ser reciclada a jusante para os compressores 407 e 425, respectivamente. Por exemplo, uma porção de qualquer fluido condensado na linha 133 pode ser reciclada através da linha 417 para o primeiro compressor 407. Introduzir uma porção do fluido condensado através da linha 417 ao compressor 407 pode resfriar o produto gasoso da purga comprimido através da linha 410 recuperados deste. Por exemplo, o fluido condensado pode ser introduzido no compressor 407 e pode ser expandido neste que pode remover o calor do gás de purga comprimido dentro do compressor 407. Similarmente, uma porção do fluido condensado na linha 148 pode ser reciclada através da linha 423 para o segundo compressor 425. Embora não mostrado, o fluido condensado reciclado através das linhas 417 e/ou 423 pode ser introduzido no produto gasoso da purga nas linhas 122 e/ou 420. Por exemplo, o fluido condensado pode ser introduzido no produto gasoso da purga nas linhas 122 e/ou 420 como um líquido atomizado.
[0080] O produto gasoso da purga comprimido recuperado através da linha 149 do sistema de compressão 405 pode ser introduzido no sistema de refrigeração 160 e processado para produzir os primeiro, segundo e terceiro produtos através das linhas 174, 178, e 185 como discutido e descrito acima com referência à Figura 1. O fluido condensado através da linha 133 pode ser introduzido na bomba 156 para produzir o fluido condensado pressionado através da linha 157 que pode ser reciclado para o reator de polimerização 103 através da linha 158 e/ou removido do sistema de polimerização 400 através da linha 159. Adicionalmente, o fluido condensado através da linha 148 recuperado do separador 147 pode ser introduzido no fluido condensado pressurizado na linha 158 e reciclado para o reator de polimerização 103 e/ou fluido condensado pressurizado na linha 159 e removido do sistema de polimerização 400.
[0081] Os compressores 407 e 425 podem incluir qualquer tipo de com- pressor. Compressores ilustrativos podem incluir, mas não são limitados a compressores axiais, compressores centrífugos, compressores de deslocamento positivo rotativos, compressores de fluxo variado ou diagonal, compressores de reciprocação de parafuso seco, compressores de parafuso inundado com óleo, compressores de rolo e similares. Os compressores 407 e 425 podem ser acionados através de um motor único (não mostrado) ou motores separados (não mostrado). Os compressores 407 e 425 podem ser compressores separados ou um compressor único que tem dois estágios de compressão. Os compressores 407, 425 podem ser do mesmo tipo de compressor ou de tipos diferentes de compressores. Por exemplo, o primeiro compressor 407 e o segundo compressor 425 podem ser ambos compressores de parafuso seco. Em outro exemplo, o primeiro compressor 407 pode ser um compressor de parafuso seco e o segundo compressor 425 pode ser um compressor de reciprocação.
[0082] A Figura 5 representa um diagrama esquemático de um sistema de polimerização em fase gasosa ilustrativo 500 para produção de polímeros. O sistema de polimerização em fase gasosa 500 pode ser usado para produzir o produto polimérico através da linha 104 e o produto gasoso da purga através da linha 116 discutido e descrito acima com referência às Figuras 1-4. O sistema de polimerização 500 pode incluir um ou mais reatores de polimerização 103, sistemas de descarga de produto 105, compartimentos de purga 115, compressores de reciclo 570, e trocadores de calor 575. O sistema de polimerização 500 pode incluir mais de um reator 103 arranjados em série, paralelo ou configurado independente de outros reatores, cada reator tendo seus próprios tanques de descarga associados 105, compressores de reciclo 570, e trocadores de calor 575, ou alternativamente, compartilhando um ou mais dos tanques de descarga associados 105, compressores de reciclo 570, e trocadores de calor 575. Para simplicidade e facilidade da descrição, as modalidades da invenção serão descritas ainda no contexto de um trem reator único.
[0083] Uma pluralidade de reatores 103, entretanto, pode ser usada para produzir uma pluralidade de produtos de polímero, da qual pelo menos uma porção dos componentes voláteis desta pode ser removida através de um ou mais sistemas de descarga de produto 105 e um ou mais compartimentos de purga 115 para produzir uma pluralidade de produtos gasosos de purga ou um produto gasoso da purga único derivado de uma pluralidade de produtos de polímero. Para uma pluralidade de sistemas de polimerização 500, múltiplos produtos gasosos de purga recuperados destes podem ser combinados em um produto gasoso da purga único que então pode ser introduzido no sistema de compressão 125, 200, 300, ou 405 e sistema de refrigeração 160 para separar o produto gasoso da purga combinado em múltiplos componentes, como discutido e descrito acima com referência às Figuras 1-4. Por exemplo, dois reatores de polimerização 103 podem ser usados para produzir dois produtos de polietileno diferentes através das linhas 104 destes. Dois produtos de polietileno diferentes podem ser produzidos usando catalisadores diferentes, ICAs, comonômeros e similares. O sistema de compressão 125, 200, 300, ou 405 e/ou sistema de refrigeração 160 pode ser configurado para separar ICAs diferentes e/ou os comonômeros diferentes entre si. Pelo menos uma porção de ICAs separados e comonômeros diferentes pode ser reciclada para os seus respectivos reatores de polimerização 103. Como tal, o sistema de compressão 125, 200, 300, ou 405 e/ou sistema de refrigeração 160 pode ser usado para separar e reciclar vários componentes de múltiplos produtos gasosos de purga tendo composições diferentes para os seus respectivos reatores de polimerização 103, por meio disso reduzindo o número de sistemas de recuperação de gás de purga requeridos para separar produtos gasosos de purga recuperados de múltiplos sistemas de polimerização.
[0084] Quando múltiplos produtos gasosos de purga são recuperados de múltiplos produtos de polímero, a composição dos produtos gasosos de purga pode ser diferente. Por exemplo, um produto de copolímero etileno/buteno produzido usando o isopentano como um ICA pode produzir um produto gasoso da purga contendo etileno, buteno e isopentano. Um copolímero etileno/hexeno produzido usando hexano como um ICA pode produzir um produto gasoso da purga contendo etileno, hexeno e hexano. Quando aqueles produtos gasosos de purga tendo composições diferentes são combinados e introduzidos no sistema de compressão 125, 200, 300, ou 405 e posteriormente no sistema de refrigeração 160, vários componentes podem ser separados ou pelo menos parcialmente separados um do outro com sistema de compressão 125, 200, 300, ou 405 e/ou de refrigeração 160. Por exemplo, os separadores 121, 132, 139, 147, e 151 e as condições operacionais destes podem ser configurados tais que um componente ou componentes particulares do produto gasoso da purga condensado introduzido nestes podem ser recuperados destes. Como tal, os produtos condensados recuperados através das linhas 123, 140, 152 e/ou 148 podem ser recuperados como produtos independentes dos separadores 121, 139, 147, e 151, respectivamente, e reciclados para a posição apropriada no seu respectivo sistema de polimerização. Para melhorar a separação de vários componentes, os separadores 121, 132, 139, 147 e/ou 151, como discutido acima, podem incluir protuberâncias, material de empacotamento, bandejas, paredes divisoras, e similares a fim de melhorar ou aumentar a separação dos diferentes componentes nos produtos condensados introduzidos nestes. Similarmente, os separadores 163 e 168 podem ser adaptados para separar múltiplos componentes condensados e/ou gasosos introduzidos nestes.
[0085] O reator 103 pode incluir a seção cilíndrica 503, a seção 505 de transição, e uma zona de redução de velocidade ou cúpula ou "cabeça superior" 507. A seção cilíndrica 503 é disposta adjacente à seção 505 de transição. A seção 505 de transição pode expandir-se de um primeiro diâmetro que corresponde ao diâmetro da seção cilíndrica 503 a um maior diâmetro adjacente à cúpula 507. A posição ou ligação na qual a seção cilíndrica 503 se conecta à seção de transição 505 pode ser referida como o "pescoço" ou o "pescoço do reator" 504.
[0086] A seção cilíndrica 503 pode incluir uma zona de reação 512. A zona de reação pode ser um leito de reação fluidizado ou leito fluidizado. Em uma ou mais modalidades, uma placa distribuidora 519 pode ser disposta dentro da seção cilíndrica 503, geralmente na extremidade da seção cilíndrica ou em direção a ela que está em frente da extremidade adjacente à seção de transição 505. A zona de reação 512 pode incluir um leito de partículas de polímero crescentes, partículas de polímero formadas, e as partículas de catalisador fluidizadas pelo fluxo contínuo de componentes gasosos polimerizáveis e modificadores na forma de alimentação constituinte e reciclam o fluido através da zona de reação 512.
[0087] Uma ou mais linhas de fluido de ciclo 515 e as linhas de descarga 518 podem estar em transmissão de fluidos com a cúpula 507 do reator 103. O produto polimérico pode ser recuperado através da linha 104 do reator 103. Uma alimentação do reator através da linha 101 pode ser introduzida no sistema de polimerização 500 em qualquer posição ou combinação de posições. Por exemplo, a alimentação do reator através da linha 101 podem ser introduzida na seção cilíndrica 503, na seção de transição 505, na zona de redução de velocidade 507, em qualquer ponto dentro da linha de fluido de ciclo 515, ou qualquer combinação dos mesmos. Preferencialmente, a alimentação do reator 101 é introduzida no fluido de ciclo na linha 515 antes ou após o trocador de calor 575. A alimentação do catalisador através da linha 102 pode ser introduzida no sistema de polimerização 500 em qualquer ponto. Preferencialmente, a alimentação do catalisador através da linha 102 é introduzida em um leito fluidizado 512 dentro da seção cilíndrica 503.
[0088] Em geral, a altura à proporção de diâmetro da seção cilíndrica 503 pode variar na faixa de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 5:1. A faixa, naturalmente, pode variar a proporções maiores ou menores e depende, pelo menos em parte, aproximadamente da capacidade de produção desejada e/ou dimensões do reator. A área da seção transversal da cúpula 507 está tipicamente dentro da faixa de aproximadamente 2 a aproximadamente 3 multiplicada pela área da seção transversal da seção cilíndrica 503.
[0089] A zona de redução de velocidade ou cúpula 507 tem um diâmetro maior interior do que a seção cilíndrica 503. Como o nome sugere, a zona de redução de velocidade 507 reduz a velocidade do gás devido à área da seção transversal aumentada. Esta redução da velocidade de gás deixa partículas capturadas no gás móvel ascendente retrocederem no leito, deixando principalmente somente o gás à saída acima do reator 103 pela linha de fluido de ciclo 515. O fluido de ciclo recuperado através da linha 515 pode conter menos de aproximadamente 10% em peso, menos de aproximadamente 8% em peso, menos de aproximadamente 5% em peso, menos de aproximadamente 4% em peso, menos de aproximadamente 3% em peso, menos de aproximadamente 2% em peso, menos de aproximadamente 1% em peso, menos de aproximadamente 0,5% em peso, ou menos de aproximadamente 0,2% em peso das partículas capturadas no leito fluidizado 512. Em outro exemplo, o fluido de ciclo recuperado através da linha 515 pode ter uma concentração de partícula variando de uma baixa de aproximadamente 0,001% em peso a aproximadamente 5% em peso, de aproximadamente 0,01% em peso a aproximadamente 1% em peso, ou de aproximadamente 0,05% em peso a aproximadamente 0,5% em peso, baseado no peso total da mistura de fluido de partícula/ciclo na linha 515. Por exemplo, a concentração de partícula no fluido de ciclo na linha 515 pode variar de uma baixa de aproximadamente 0,001% em peso, aproximadamente 0,01% em peso, aproximadamente % 0,05% em peso, aproximadamente 0,07% em peso ou aproximadamente 0,1% em peso a uma alta de aproximadamente 0,5% em peso, aproximadamente 1,5% em peso, aproximadamente 3% em peso ou aproximadamente 4% em peso, baseado no peso total do fluido de ciclo e partículas na linha 515.
[0090] Processos de polimerização em fase gasosa, adequados para produção de produto polimérico, por exemplo, um produto polimérico de polietileno, através da linha 104 são descritos nas patentes U.S. Nos. 3.709.853; 4.003.712; 4.011.382; 4.302.566; 4.543.399; 4.588.790; 4.882.400; 5.028.670; 5.352.749; 5.405.922; 5.541.270; 5.627.242; 5.665.818; 5.677.375; 6.255.426; Patente Europeia Nos. EP 0802202; EP 0794200; EP 0649992; EP 0634421. Outros processos de polimerização adequados que podem ser usados para produzir o produto polimérico podem incluir, mas não são limitados a processos de solução, pasta fluida e polimerização de alta pressão. Exemplos de solução ou processos de polimerização em pasta fluida são descritos nas patentes U.S. Nos. 4.271.060; 4.613.484; 5.001.205; 5.236.998; e 5.589.555.
[0091] Como observado acima, a alimentação de reator na linha 101 pode incluir qualquer hidrocarboneto polimerizável da combinação de hidrocarbonetos. Por exemplo, a alimentação de reator pode ser qualquer monômero de olefina incluindo alquenos substituídos e não substituídos tendo dois a 12 átomos de carbono, como etileno, propileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-hepteno, 1- octeno, 4-metilpent-1-eno, 1-deceno, 1-dodeceno, 1-hexadeceno, e similares. A alimentação de reator na linha 101 também podem incluir gás(ases) não hidrocarboneto como nitrogênio e/ou hidrogênio. A alimentação de reator através da linha 101 pode entrar no reator em posições múltiplas e diferentes. Por exemplo, a alimentação de reator através da linha 101 pode ser introduzida no leito fluidizado 512 de vários modos incluindo injeção direta por um bocal (não mostrado) no leito fluidizado. O produto polimérico na linha 104 pode ser dessa forma um homopolímero ou um copolímero, incluindo um terpolímero, tendo uma ou mais outras unidades monoméricas.
[0092] Como observado acima, a alimentação de reator na linha 101 também pode incluir um ou mais componentes de modificação como um ou mais agentes de condensação induzidos ou ICAs. ICAs ilustrativos incluem, mas não são limitados a propano, butano, isobutano, pentano, isopentano, hexano, isômeros dos mesmos, derivados dos mesmos e combinações dos mesmos. Os ICAs podem ser introduzidos para fornecer uma alimentação de reator 101 ao reator 103 tendo uma concentração de ICA variando de uma baixa de aproximadamente 1% mol, aproximadamente 5% mol ou aproximadamente 10% mol a uma alta de aproximadamente 25% mol, aproximadamente 35% mol ou aproximadamente 45% mol. As concentrações típicas do ICAs podem variar de aproximadamente 10% mol, aproximadamente 12% mol ou aproximadamente 14% mol a uma alta de aproximadamente 16% mol, aproximadamente 18% mol, aproximadamente 20% mol, aproximadamente 22% mol ou aproximadamente 24% mol. A alimentação do reator 101 podem incluir outros gases não reativos como nitrogênio e/ou argônio. Detalhes adicionais em relaçã aos ICAs são descritos nas patentes U.S. Nos. 5.352.749; 5.405.922; 5.436.304; e 7.122.607; e a Publicação WO No. 2005/113615 (A2). Operação de modo de condensação, tal como descrito nas patentes U.S. Nos. 4.543.399 e 4.588.790 também pode ser usada para auxiliar na remoção de calor do reator de polimerização 103.
[0093] A alimentação de catalisador na linha 102 podem incluir qualquer catalisador ou combinação de catalisadores. Catalisadores ilustrativos podem incluir, mas não são limitados a catalisadores de Ziegler-Natta, catalisadores baseados em cromo, catalisadores de metaloceno e outros catalisadores de sítio único incluindo catalisadores contendo o Grupo 15, catalisadores bimetálicos e catalisadores variados. O catalisador também pode incluir AlCl3, cobalto, ferro, paládio, cromo/óxido de cromo ou catalisadores de "Phillips". Qualquer catalisador pode ser usado sozinho ou em combinação com qualquer outro catalisador.
[0094] Compostos de catalisadores de metalocenos adequados podem incluir, mas não são limitados aos metalocenos descritos nas patentes U.S. Nos.: 7.179.876; 7.169.864; 7.157.531; 7.129.302; 6.995.109; 6.958.306; 6.884748; 6.689.847; 5.026.798; 5.703.187; 5.747.406; 6.069.213; 7.244.795; 7.579.415; Publicação do Pedido de Patente U.S. No. 2007/0055028; e Publicações WO 97/22635; WO 00/699/22; WO 01/30860; WO 01/30861; WO 02/46246; WO 02/50088; WO 04/022230; WO 04/026921; e WO 06/019494.
[0095] O "catalisador contendo Grupo 15" pode incluir complexos metálicos do Grupo 3 ao Grupo 12, em que o metal tem número de coordenação de 2 a 8, a porção ou porções de coordenação incluindo pelo menos dois átomos do Grupo 15 e até quatro átomos do Grupo 15. Por exemplo, o componente de catalisador contendo Grupo 15 pode ser um complexo de um metal do Grupo 4 e de um a quatro ligantes tais que o metal do Grupo 4 tenha pelo menos número de coordenação 2, a porção ou porções de coordenação incluindo pelo menos dois nitrogênios. Compostos contendo o Grupo Representativo 15 são descritos na Publicação No. WO 99/01460; Publicação Europeia No. EP0893454A1; EP 0894005A1; Patentes U.S. Nos. 5.318.935; 5.889.128; 6.333.389; e 6.271.325.
[0096] Os compostos de catalisador Ziegler-Natta ilustrativos são descritos na Patente Europeia Nos. EP 0103120; EP 1102503; EP 0231102; EP 0703246; Patentes U.S. Nos. RE 33.683; 4.115.639; 4.077.904; 4.302.565; 4.302.566; 4.482.687; 4.564.605; 4.721.763; 4.879.359; 4.960.741; 5.518.973; 5.525.678; 5.288.933; 5.290.745; 5.093.415; e 6.562.905; e a Publicação do Pedido de Patente U.S. No. 2008/0194780. Exemplos de tais catalisadores incluem os que compreendem óxidos de metais de transição do Grupo 4, 5, ou 6, alcóxidos e haletos, ou óxidos, alcóxidos e compostos de haleto de titânio, zircônio ou vanádio; opcionalmente em combinação com um composto de magnésio, doadores de elétrons internos e/ou externos (álcoois, éteres, siloxanos, etc.), alquil alumínio ou boro e haletos de alquila e suportes de óxido inorgânicos.
[0097] Catalisadores de cromo adequados podem incluir cromatos di- substituídos, como CrO2(OR)2; onde R é trifenilsilano ou uma alquila polialicíclica terciária. O sistema de catalisador de cromo pode incluir ainda CrO3, cromoceno, silil cromato, cromil cloreto (CrO2Cl2), 2-etil-hexanoato de cromo ou acetilacetonato de cromo (Cr(AcAc)3). Outros exemplos não limitantes de catalisadores de cromo são descritos na patente U.S. No. 6.989.344 e WO2004/060923.
[0098] O catalisador variado pode ser uma composição de catalisador bimetálico ou uma composição de multicatalisador. Como usado neste pedido, os termos "composição de catalisador bimetálico" e "catalisador bimetálico" incluem qualquer composição, mistura ou sistema que inclui dois ou mais componentes de catalisadores diferentes, cada um tendo um grupo metálico diferente. Os termos "composição de multicatalisador" e "multicatalisador" incluem qualquer composição, mistura ou sistema que incluem dois ou mais componentes de catalisador diferentes apesar dos metais. Por isso, os termos "composição de catalisador bimetálico", "catalisador bimetálico", "composição de multicatalisador" e "multicatalisador" serão coletivamente referidos neste pedido como um "catalisador variado" a menos que especificamente observado de outra maneira. Em um exemplo, o catalisador variado inclui pelo menos um componente de catalisador metaloceno e pelo menos um componente não metaloceno.
[0099] Em algumas modalidades, um ativador pode ser usado com o composto de catalisador. Como usado neste pedido, o termo "ativador" refere-se a qualquer composto ou combinação de compostos, suportados ou não suportados, que podem ativar um composto ou componente de catalisador, tal como criando uma espécie catiônica do componente de catalisador. Ativadores ilustrativos incluem, mas não são limitados a aluminoxano (por exemplo, metilaluminoxano "MAO"), aluminoxano modificado (por exemplo, metilaluminoxano modificado "MMAO" e/ou tetraisobutildialuminoxano "TIBAO"), e compostos de alquilalumínio, ativadores ionizantes (neutros ou iônicos) como tri(n-butil)amônio tetrakis(pentafluorofenil)boro podem ser também usados, e combinações dos mesmos.
[0100] As composições de catalisador podem incluir um material de suporte ou veículo. Como usado neste pedido, os termos "suporte" e "veículo" são usados intercambiavelmente e são qualquer material de suporte, incluindo um material de suporte poroso, por exemplo, talco, óxidos inorgânicos e cloretos inorgânicos. O componente(s) e/ou ativador(es) de catalisador podem ser depositados, contatados, vaporizados, ligados ou incorporados, adsorvidos ou absorvidos dentro ou sobre um ou mais suportes ou veículos. Outros materiais de suporte podem incluir materiais de suporte resinosos como poliestireno, suportes orgânicos funcionalizados ou interligados, como divinil poliolefinas de benzeno poliestireno ou compostos poliméricos, zeólitas, argilas, ou qualquer outro material de suporte orgânico ou inorgânico ou misturas dos mesmos.
[0101] Suportes de catalisador adequados são descritos nas patentes U.S. Nos.: 4.701.432. 4.808.561; 4.912.075; 4.925.821; 4.937.217; 5.008.228; 5.238.892; 5.240.894; 5.332.706; 5.346.925; 5.422.325; 5.466.649; 5.466.766; 5.468.702; 5.529.965; 5.554.704; 5.629.253; 5.639.835; 5.625.015; 5.643.847; 5.665.665; 5.698.487; 5.714.424; 5.723.400; 5.723.402; 5.731.261; 5.759.940; 5.767.032; 5.770.664; e 5.972.510; e Publicação WO Nos. WO 95/32995; WO 95/14044; WO 96/06187; WO 97/02297; WO 99/47598; WO 99/48605; e WO 99/50311.
[0102] O fluido de ciclo através da linha 515 pode ser pressurizado ou comprimido na bomba 570 e em seguida introduzido no trocador de calor 575 onde o calor pode ser trocado entre o fluido de ciclo e um meio de transferência de calor. Por exemplo, durante as condições operacionais normais, um meio de transferência de calor fresco ou frio através da linha 571 pode ser introduzido no trocador de calor 575 onde o calor pode ser transferido do fluido de ciclo na linha 515 para produzir um meio de transferência de calor aquecido através da linha 577 e um fluido de ciclo resfriado através da linha 515. Os termos "meio de transferência de calor fresco" e "meio de transferência de calor frio" referem-se a um meio de transferência de calor tendo uma temperatura menor que o leito fluidizado 512 dentro do reator 103. Meios de transferência de calor ilustrativos podem incluir, mas não são limitados a, água, ar, glicol ou similares. Também é possível localizar o compressor 570 a jusante do trocador de calor 575 ou em um ponto intermediário entre vários trocadores de calor 575.
[0103] Após resfriamento, todo ou uma porção do fluido de ciclo na linha 515, o fluido de ciclo pode ser devolvido ao reator 103. O fluido de ciclo resfriado na linha 515 pode absorver o calor de reação gerado pela reação de polimerização. O trocador de calor 575 pode ser de qualquer tipo do trocador de calor. Os trocadores de calor ilustrativos podem incluir, mas não são limitados a, casco- tubo, placa e estrutura, tubo U, e similares. Por exemplo, o trocador de calor 575 pode ser um trocador de calor casco-tubo onde o fluido de ciclo através da linha 515 pode ser introduzido no lado de tubo e o meio de transferência de calor pode ser introduzido no lado do casco do trocador de calor 575. Se desejado, dois ou mais trocadores de calor podem ser empregados, em série, paralelo ou combinação de série e paralelo, para reduzir ou aumentar a temperatura do fluido de ciclo por etapas.
[0104] Preferencialmente, o gás de ciclo através da linha 515 é devolvido ao reator 103 e ao leito fluidizado 512 por uma placa distribuidora de fluidos ("placa") 519. A placa 519 pode impedir partículas de polímero de se assentarem e se aglomerarem em uma massa sólida. A placa 519 também pode prevenir ou reduzir o acúmulo de líquido no fundo do reator 103. A placa 519 também pode facilitar transições entre processos contendo líquido na corrente de ciclo 515 e aqueles que não fazem e vice-versa. Embora não mostrado, o gás de ciclo através da linha 515 pode ser introduzido no reator 103 por um defletor disposto ou localizado intermediariamente em uma extremidade do reator 103 e da placa distribuidora 519. Defletores ilustrativos e placas distribuidoras adequadas com esta finalidade são descritos nas patentes U.S. Nos. 4.877.587; 4.933.149; e 6.627.713.
[0105] A alimentação de catalisador através da linha 102 pode ser introduzida no leito fluidizado 512 dentro do reator 103 por um ou mais bocais de injeção (não mostrado) na transmissão de fluidos com a linha 102. A alimentação de catalisador é preferencialmente introduzida como partículas pré-formadas em um ou mais veículos líquidos (isto é uma pasta fluida de catalisador). Veículos líquidos adequados podem incluir óleo mineral e/ou hidrocarbonetos líquidos ou gasosos incluindo, mas não limitados a butano, pentano, hexano, heptano, octano, isômeros dos mesmos ou misturas dos mesmos. Um gás que é inerte à pasta fluida de catalisador tal como, por exemplo, nitrogênio ou argônio também podem ser usados para transportar a pasta fluida de catalisador no reator 103. Em um exemplo, o catalisador pode ser um pó seco. Em outro exemplo, o catalisador pode ser dissolvido em um veículo líquido e introduzido no reator 103 como uma solução. O catalisador através da linha 102 pode ser introduzido no reator 103 em uma taxa suficiente para manter a polimerização do monômero(s) neste. O produto polimérico através da linha 104 pode ser descarregado do reator 103 por dispositivos de controle de fluxo operacionais 109, 110, e 111. O produto polimérico através da linha 104 pode ser introduzido em uma pluralidade de compartimentos de purga ou unidades de separação, em série, paralelo, ou combinação de série e paralelo, para separar ainda gases e/ou líquidos do produto. A sequência particular de regulação de tempo dos dispositivos de controle de fluxo 109, 110, 111 pode ser realizada pelo uso de controladores programáveis convencionais que são bem conhecidos na técnica. Outros sistemas de descarga de produto adequados são descritos na patente U.S. No. 6.548.610; Publicação do Pedido de Patente U.S No. 2010/014305; e Publicações PCT WO2008/045173 e WO2008/045172.
[0106] O reator 103 pode ser equipado de uma ou mais linhas de descarga 518 para permitir descarga do leito durante a partida, operação e/ou desligamento. O reator 103 pode ser livre do uso de agitação e/ou raspagem da parede. A linha de ciclo 515 e os elementos nesta (compressor 570, trocador de calor 575) podem ter superfície lisa e destituída de obstruções desnecessárias para não impedir o fluxo de fluido de ciclo ou partículas capturadas.
[0107] As condições da polimerização variam dependendo dos monômeros, catalisadores, sistemas de catalisador e disponibilidade de equipamento. As condições específicas são conhecidas ou prontamente deriváveis pelos versados na técnica. Por exemplo, as temperaturas podem estar dentro da faixa de aproximadamente -10°C a aproximadamente 140°C, muitas vezes aproximadamente 15°C a aproximadamente 120°C, e mais muitas vezes aproximadamente 70°C a aproximadamente 110°C. As pressões podem estar dentro da faixa de aproximadamente 10 kPag a aproximadamente 10.000 kPag, como aproximadamente 500 kPag a aproximadamente 5.000 kPag ou aproximadamente 1.000 kPag a aproximadamente 2.200 kPag, por exemplo, detalhes adicionais da polimerização podem ser encontrados na patente U.S. No. 6.627.713.
[0108] Em algumas modalidades, um ou mais aditivos de continuidade ou agentes de controle estáticos também podem ser introduzidos no reator 103 para prevenir a aglomeração. Como usado neste pedido, o termo "aditivo de continuidade" refere-se a um composto ou composição que quando introduzido em um reator 103 pode influenciar ou dirigir a carga estática (negativamente, positivamente ou a zero) no leito fluidizado. A introdução de aditivo(s) de continuidade pode incluir a adição de produtos químicos de geração de carga negativa para equilibrar voltagens positivas ou a adição de produtos químicos de geração de carga positiva para neutralizar potenciais de voltagem negativa. Substâncias antiestáticas também podem ser adicionadas, para prevenir ou neutralizar continuamente ou intermitentemente a geração de carga eletrostática. O aditivo de continuidade, se usado, pode ser introduzido com a alimentação de reator através da linha 101, a alimentação de catalisador através da linha 102, uma entrada separada (não mostrado), ou qualquer combinação das mesmas. O aditivo de continuidade particular ou a combinação de aditivos de continuidade podem depender, pelo menos em parte, da natureza da carga estática, o polímero particular que é produzido dentro do reator de polimerização, o sistema de catalisador particular de pulverização a seco ou a combinação de sistemas de catalisador que são usados ou uma combinação dos mesmos. Aditivos de continuidade adequados são descritos na Patente Europeia 0229368; Patentes U.S. Nos. 5.283.278; 4.803.251; 4.555.370; 4.994.534; e 5.200.477; e a Publicação WO No. WO2009/023111; e WO01/44322.
[0109] O uso do sistema de refrigeração/"autorrefrigeração" 160 descrito neste pedido pode atuar em vários problemas comuns com sistemas gasosos de purga de poliolefina, já que permite alta exigência de nitrogênio para purificação de resina, reduz ou elimina perdas de etileno em descargas de processo, e reduz ou elimina gases reativos que causam o entupimento no sistema de recuperação de descarga e o entupimento em geral. O sistema de recuperação 160 descrito neste pedido também é capaz de processar uma ampla variação de composições de abertura.
[0110] O processo descrito neste pedido permite condensação antes no trem de compressão. Isto resulta em uma concentração reduzida de ativadores, como alquilas de trietil alumínio (TEAL), no gás devido à absorção nos líquidos condensados. Acredita-se que a presença de ativadores/cocatalisadores cause o entupimento no compressor de recuperação de descarga ao longo do tempo, dessa forma é benéfico ter concentrações reduzidas no trem de compressão.
[0111] O sistema descrito neste pedido pode utilizar proporções de compressão atípicas, em que a proporção de compressão é aumentada indo do primeiro estágio ao terceiro estágio do compressor. Altas proporções de compressão podem levar a temperaturas de descarga de compressor mais altas e pressões mais altas podem levar à pressão parcial de monômero mais alta. A pressão parcial de monômero mais alta e temperaturas mais altas podem resultar em condições mais reativas. Usando uma proporção de compressão mais baixa nos estágios com pressão mais alta (isto é, a primeira etapa), o sistema descrito neste pedido reduz o potencial de entupimento. Exemplos
[0112] Para fornecer uma melhor compreensão da discussão precedente, os seguintes exemplos não limitantes são fornecidos. Embora os exemplos sejam dirigidos a modalidades específicas, não devem ser examinados como limitação da invenção em nenhum respeito específico. Todas as partes, proporções e porcentagens são em peso a menos que de outra maneira indicado. Foram preparados três exemplos simulados (exemplo 1-3). As condições particulares de polimerização usadas para produzir os resultados simulados são mostradas na Tabela 1. O sistema de polimerização para produzir produtos de polímero e recuperar voláteis deste foi simulado usando o sistema de polimerização 100 discutido e descrito acima com referência à Figura 1, de acordo com uma ou mais modalidades. O programa de simulação de computador ASPEN PLUS® de Aspen Technology, Inc. foi usado para gerar os dados dos três exemplos (exemplo 1-3). As simulações assumem modelagem de estado estacionário, em vez de condições transientes como a partida do equipamento. A capacidade de compressor também é calculada para ser compatível com a exigência estável mínima de cada simulação, como tal sem reciclo do produto gasoso da purga comprimido para a entrada do compressor(es) está incluído. Os trocadores de calor 118, 130, 137, e 145 são assumidos que cada um resfria a corrente de produto gasoso da purga a 35°C.
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[0113] O primeiro exemplo simulado (exemplo 1) avalia a separação de um produto gasoso da purga recuperado de um copolímero linear etileno/buteno de baixa densidade que tem o índice de fusão (I2) de 1,0 e uma densidade de 0,918 g/cm3. O segundo exemplo simulado (exemplo 2) avalia a separação de um produto gasoso da purga recuperado de um copolímero linear etileno/hexeno de baixa densidade que tem o índice de fusão (I2) de 1,0 e uma densidade de 0,918 g/cm3. O terceiro exemplo simulado (exemplo 3) avalia a polimerização de um homopolímero de polietileno linear de alta densidade tendo o índice de fusão (I2) de aproximadamente 8,2 e uma densidade de aproximadamente 0,963 g/cm3. Como mostrado nas tabelas abaixo, a taxa de fluxo do produto gasoso da purga através da linha 116 recuperado do compartimento de purga 115 varia de aproximadamente 5.558 kg/h para o Exemplo 1 abaixo a aproximadamente 2.664 kg/h para exemplo 3.
[0114] Os resultados das três simulações de Exemplos 1-3 são mostrados nas Tabelas 2A-C, 3A-C e 4A-C, respectivamente. Os números de corrente correspondem aos discutidos e descritos acima com referência à Figura 1.
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[0115] Os dados simulados mostrados nas Tabelas 2A-C no qual a polimerização do copolímero etileno/buteno é produzida mostram que o gás de purga introduzido através da linha 122 para o sistema de compressão 125 contém aproximadamente 30% em peso de nitrogênio, 11% em peso de etileno (monômero), aproximadamente 5% em peso de etano, aproximadamente 20% em peso de buteno (comonômero), aproximadamente 3% em peso de inertes C4 e aproximadamente 26% em peso de isopentano (ICA) e tem uma taxa de fluxo normal de aproximadamente 4.636 kg/h, que inclui o terceiro produto recuperado do refrigerador 161 de vários estágios e reciclado através da linha 186 para o gás de purga na linha 116.
[0116] A temperatura máxima que o produto gasoso da purga alcança durante a separação do gás de purga é 124,1°C conforme o produto gasoso da purga comprimido através da linha 143 sai do terceiro compressor 142. A proporção de pressão na qual o primeiro compressor 128 comprime o produto gasoso da purga é maior que os segundo e terceiro compressores 135, 142. Mais particularmente, o produto gasoso da purga comprimido recuperado através da linha 129 do primeiro compressor 128 é comprimido em uma proporção de pressão de 1:3,61, o produto gasoso da purga comprimido recuperado através da linha 136 do segundo compressor é comprimido em uma proporção de pressão de 1:3,23, e o produto gasoso da purga comprimido recuperado através da linha 143 do terceiro compressor 142 é comprimido em uma proporção de pressão de 1:3,36. Adicionalmente, os trocadores de calor 118, 130, e 137 resfriam o produto gasoso da purga e os produtos gasosos de purga comprimidos introduzidos neste através das linhas 116, 129, e 136 a uma temperatura de 34,5°C, 19,4°C, e 35°C, respectivamente reduzindo ainda o aumento de temperatura causado pela compressão.
[0117] O gás de purga comprimido recuperado através da linha 149 do sistema de compressão 125 está em uma pressão de aproximadamente 42,07 kg/cm2a (aproximadamente 4.130 kPa) e uma temperatura de aproximadamente 35°C. O gás de purga resfriado recuperado através da linha 162 do trocador de calor de vários estágios 161 é separado dentro do separador de gás/líquido 163 para produzir o produto gasoso através da linha 164 e o produto condensado através da linha 165 em uma temperatura de aproximadamente -69°C. Expansão e/ou separação adicional do produto gasoso através da linha 164 e o produto condensado através da linha 165 produz três produtos resfriados, ou seja o primeiro produto através da linha 173, o segundo produto através da linha 177 e o terceiro produto através da linha 184 em temperaturas de -71°C, -69°C, e -94,6°C, respectivamente.
[0118] Também mostrados nas Tabelas 2A-C, os sistemas de compressão e de autorrefrigeração 125, 160 fornecem separação suficiente de vários componentes do produto gasoso da purga, isto é, nitrogênio (gás de purga), etileno (monômero) e isopenteno/buteno (ICA/comonômero) tal que os componentes separados possam ser reciclados dentro do sistema de polimerização 100 nas posições apropriadas em vez de ter necessidade de serem descarregados, queimados, consumidos como combustível, ou de outra maneira removidos do sistema de polimerização. Por exemplo, o primeiro produto através da linha 174 é suficientemente alto em componentes leves, incluindo neste caso, nitrogênio em 88% em peso e suficientemente baixo em componentes pesados (por exemplo, buteno em <0,005% em peso e isopentano em <0,005% em peso) que o primeiro produto pode ser usado como o gás de purga através da linha 112 para purgar o produto polimérico. Em outro exemplo, o segundo produto através da linha 178 é suficientemente alto em hidrocarbonetos leves (etileno em aproximadamente 28,8% em peso, etano em aproximadamente 15,1% em peso e 28,4% em peso de buteno) que o segundo produto através da linha 178 pode ser reciclado de volta ao reator de polimerização 103, por meio disso reciclando o monômero (etileno) e comonômero (buteno) a este. Adicionalmente, uma vez que o segundo produto através da linha 178 está em uma pressão de aproximadamente 2.760 kPa, o segundo produto através da linha 178 pode ser reciclado diretamente ao reator de polimerização 103 que é operado em uma pressão de aproximadamente 2.377 kPa sem compressão adicional. Em outro exemplo, o terceiro produto na linha 185 contém aproximadamente 31,1% em peso de etileno, aproximadamente 15,9% em peso de etano e aproximadamente 26,3% em peso de buteno. Como tal, pelo menos uma porção do terceiro produto na linha 185 pode ser reciclada através da linha 186 ao produto gasoso da purga na linha 116, que pode aumentar a concentração dos componentes mais leves, por exemplo, etileno e etano, no produto gasoso da purga comprimido na linha 149 para manter um nível desejado de refrigerante dentro do sistema de autorrefrigeração 160.
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[0119] Os dados simulados mostrados nas Tabelas 3A-C no qual a polimerização do copolímero etileno/hexeno é produzida mostram que o produto gasoso da purga introduzido através da linha 122 ao sistema de compressão 125 contém aproximadamente 38,4% em peso de nitrogênio, 10,6 % em peso de etileno (monômero), aproximadamente 5,7% em peso de etano, aproximadamente 18,5% em peso de hexeno (comonômero) e aproximadamente 24,7% em peso inertes C6 e tem uma taxa de fluxo normal de aproximadamente 5.929 kg/h, que inclui o terceiro produto recuperado do refrigerador 161 de vários estágios e reciclado através da linha 186 para o gás de purga na linha 116.
[0120] A temperatura máxima que o produto gasoso da purga alcança durante a separação do gás de purga é 151,6°C conforme o gás de purga comprimido através da linha 143 sai do terceiro compressor 142. A proporção de pressão na qual o primeiro compressor 128 comprime o produto gasoso da purga é maior que os segundo e terceiro compressores 135, 142. Mais especificamente, as condições de exemplo simuladas utilizaram as mesmas proporções de pressão dos compressores 128, 135, 142 como no exemplo 1, que são 1:3,61, 1:3,23, e 1:3,36, respectivamente. Adicionalmente, os trocadores de calor 118, 130, e 137 resfriam o produto gasoso da purga e os produtos gasosos de purga comprimidos introduzidos neste através das linhas 116, 129, e 136 a uma temperatura de 34,6°C, 34,8°C e 35,0°C, respectivamente reduzindo ainda o aumento de temperatura causado pela compressão.
[0121] O gás de purga comprimido recuperado através da linha 149 do sistema de compressão 125 está em uma pressão de aproximadamente 42,07 kg/cm2a (aproximadamente 4.130 kPa) e uma temperatura de aproximadamente 35°C. O gás de purga resfriado recuperado através da linha 162 do trocador de calor de vários estágios 161 é separado dentro do separador de gás/líquido 163 para produzir o produto gasoso através da linha 164 e o produto condensado através da linha 165 em uma temperatura de aproximadamente -77,2°C. Expansão e/ou separação adicional do produto gasoso através da linha 164 e do produto condensado através da linha 165 produz três produtos resfriados, ou seja o primeiro produto através da linha 173, o segundo produto através da linha 177 e o terceiro produto através da linha 184 em temperaturas de -116°C, -77,2°C e - 102,0°C, respectivamente. Também mostrados nas Tabelas 3A-C, os sistemas de compressão e de autorrefrigeração 125, 160 fornecem separação suficiente de vários componentes do produto gasoso da purga, isto é, nitrogênio (gás de purga), etileno (monômero) e isopenteno/buteno (ICA/comonômero) tal que os componentes separados possam ser reciclados dentro do sistema de polimerização 100 nas posições apropriadas em vez de ter necessidade de serem descarregados, queimados, consumidos como combustível, ou de outra maneira removidos do sistema de polimerização. Por exemplo, o primeiro produto através da linha 174 é suficientemente alto em componentes leves, incluindo neste caso, nitrogênio em 90,5% em peso e suficientemente baixo em componentes pesados (por exemplo, buteno em <0,005% em peso e isopentano em <0,005% em peso) que o primeiro produto pode ser usado como o gás de purga através da linha 112 para purgar o produto polimérico. Em outro exemplo, o segundo produto através da linha 178 é suficientemente alto em hidrocarbonetos leves (etileno em aproximadamente 40,7% em peso e etano em aproximadamente 33,9% em peso) que o segundo produto através da linha 178 pode ser reciclado atrás ao reator de polimerização 103, por meio disso reciclando o monômero (etileno) e comonômero (buteno) a este. Adicionalmente, uma vez que o segundo produto através da linha 178 está em uma pressão de aproximadamente 2.760 kPa, o segundo produto através da linha 178 pode ser reciclado diretamente ao reator de polimerização 103 que é operado em uma pressão de aproximadamente 1.894 kPa sem compressão adicional. Em outro exemplo, o terceiro produto na linha 185 contém aproximadamente 42,8% de etileno em peso e aproximadamente 34,1% em peso de etano. Como tal, pelo menos uma porção do terceiro produto na linha 185 pode ser reciclada através da linha 186 para o produto gasoso da purga na linha 116, que pode aumentar a concentração dos componentes mais leves, por exemplo, etileno e etano, no produto gasoso da purga comprimido na linha 149 para manter um nível desejado de refrigerante dentro do sistema de autorrefrigeração 160.
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[0122] Os dados simulados mostrados nas Tabelas 4A-C, no qual a polimerização do homopolímero de etileno é produzida, mostram que o gás de purga introduzido através da linha 122 ao sistema de compressão 125 contém aproximadamente 30,5% em peso de nitrogênio, 26,8% em peso de etileno (monômero), aproximadamente 8% em peso de etano e aproximadamente 31,3% em peso de isopentano e tem uma taxa de fluxo normal de aproximadamente 3.092 kg/h, que inclui o terceiro produto recuperado do refrigerador 161 de vários estágios e reciclado através da linha 186 para o gás de purga na linha 116.
[0123] A temperatura máxima que o produto gasoso da purga alcança durante a separação do gás de purga é 128,8°C conforme o produto gasoso da purga comprimido através da linha 143 sai do terceiro compressor 142. A proporção de pressão na qual o primeiro compressor 128 comprime o produto gasoso da purga é maior que os segundo e terceiro compressores 135, 142. Mais especificamente, as condições de exemplo simuladas utilizaram as mesmas proporções de pressão dos compressores 128, 135, 142 como no exemplo 1, que são 1:3,61, 1:3,23, e 1:3,36, respectivamente. Adicionalmente, os trocadores de calor 118, 130, e 137 resfriam o produto gasoso da purga e os produtos gasosos de purga comprimidos introduzidos nestes através das linhas 116, 129, e 136 a uma temperatura de 34,3°C, 15,6°C, e 35,0°C, respectivamente reduzindo ainda o aumento de temperatura causado pela compressão.
[0124] O gás de purga comprimido recuperado através da linha 149 do sistema de compressão 125 está em uma pressão de aproximadamente 42,07 kg/cm2a (aproximadamente 4.130 kPa) e uma temperatura de aproximadamente 35°C. O gás de purga resfriado recuperado através da linha 162 do trocador de calor de vários estágios 161 é separado dentro do separador de gás/líquido 163 para produzir o produto gasoso através da linha 164 e o produto condensado através da linha 165 em uma temperatura de aproximadamente -79,2°C. Expansão e/ou separação adicional do produto gasoso através da linha 164 e do produto condensado através da linha 165 produz três produtos resfriados, ou seja, o primeiro produto através da linha 173, o segundo produto através da linha 177 e o terceiro produto através da linha 184 em temperaturas de -108,7°C, -79,2°C, e - 102,6°C, respectivamente.
[0125] Também mostrados nas Tabelas 4A-C, os sistemas de compressão e de autorrefrigeração 125, 160 fornecem separação suficiente de vários componentes do produto gasoso da purga, isto é, nitrogênio (gás de purga), etileno (monômero) e isopenteno/buteno (ICA/comonômero) tal que os componentes separados possam ser reciclados dentro do sistema de polimerização 100 nas posições apropriadas em vez de ter necessidade de serem descarregados, queimados, consumidos como combustível, ou de outra maneira removidos do sistema de polimerização. Por exemplo, o primeiro produto através da linha 174 é suficientemente alto em componentes leves, incluindo neste caso, nitrogênio em aproximadamente 83,1% em peso e suficientemente baixo em componentes pesados (por exemplo, buteno em <0,005% em peso e isopentano em <0,005% em peso) que o primeiro produto pode ser usado como o gás de purga através da linha 112 para purgar o produto polimérico. Em outro exemplo, o segundo produto através da linha 178 é suficientemente alto em hidrocarbonetos leves (etileno em aproximadamente 51,4% em peso e etano em aproximadamente 16,2% em peso) que o segundo produto através da linha 178 pode ser reciclado atrás ao reator de polimerização 103, por meio disso reciclando o monômero (etileno) e comonômero (buteno) a este. Adicionalmente, uma vez que o segundo produto através da linha 178 está em uma pressão de aproximadamente 2.760 kPa, o segundo produto através da linha 178 pode ser reciclado diretamente ao reator de polimerização 103 que é operado em uma pressão de aproximadamente 2.515 kPa sem compressão adicional. Em outro exemplo, o terceiro produto na linha 185 contém aproximadamente 52,3% em peso de etileno e aproximadamente 16,3% em peso de etano. Como tal, pelo menos uma porção do terceiro produto na linha 185 pode ser reciclada através da linha 186 ao produto gasoso da purga na linha 116, que pode aumentar a concentração dos componentes mais leves, por exemplo, etileno e etano, no produto gasoso da purga comprimido na linha 149 para manter um nível desejado de refrigerante dentro do sistema de autorrefrigeração 160.
[0126] Todos os valores numéricos são "próximos" ou "aproximadamente" o valor indicado e consideram erro experimental e variações que seriam esperadas por uma pessoa tendo habilidade ordinária na técnica. Todos os valores de pressão referem-se à pressão absoluta a menos que de outra maneira indicado.
[0127] Vários termos foram definidos acima. Até o ponto em que um termo usado em uma reivindicação não é definido acima, deve ser dada a definição mais ampla na técnica pertinente por pessoas que deram àquele termo como refletido em pelo menos uma publicação impressa ou patente emitida. Além disso, todas as patentes, procedimentos de teste e outros documentos citados neste pedido de patente são totalmente incorporados até o ponto em que tal revelação é bastante consistente com este pedido de patente e para todas as jurisdições nas quais tal incorporação é permitida.
[0128] Enquanto o precedente é direcionado a modalidades da presente invenção, outras modalidades e adicionais da invenção podem ser inventadas sem se afastar do escopo básico deste, e o escopo deste é determinado pelas reivindicações que seguem.

Claims (15)

1. Método para recuperação de hidrocarbonetos de um produto gasoso de purga de poliolefina, caracterizado pelo fato de compreender: - recuperar um produto de poliolefina compreendendo um ou mais hidrocarbonetos voláteis de um reator de polimerização (103); - contatar o produto de poliolefina com um gás de purga para remover pelo menos uma porção dos hidrocarbonetos voláteis para produzir um produto polimérico tendo uma concentração reduzida de hidrocarbonetos voláteis e um produto gasoso da purga enriquecido em hidrocarbonetos voláteis, em que os hidrocarbonetos voláteis compreendem hidrogênio, metano, um ou mais hidrocarbonetos C2-C12 ou qualquer combinação dos mesmos, e sendo que o produto gasoso da purga está em uma pressão de 50 KPa a 250 KPa; - comprimir o produto gasoso da purga a uma pressão de 2.500 KPa a 10.000 KPa; sendo que o produto gasoso de purga é comprimido em pelo menos dois estágios (128, 135, 142), sendo que o primeiro estágio (128) comprimi o produto gasoso de purga em uma proporção de produto que é igual a ou maior que a proporção de pressão de estágios subsequentes; - resfriar o produto gasoso da purga comprimido; - separar o produto gasoso da purga resfriado dentro de um produto gasoso incluindo pelo menos um primeiro produto e um produto condensado incluindo um segundo produto e um terceiro produto; e - reciclar pelo menos uma porção de pelo menos um do primeiro produto como gás de purga, o segundo produto para o reator de polimerização (103) ou o terceiro produto para o produto gasoso da purga enriquecido em hidrocarbonetos voláteis antes da compressão.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o produto gasoso da purga ser comprimido em dois ou mais estágios (128, 135), sendo que o primeiro estágio (128) comprimi o produto gasoso de purga em uma proporção de pressão de 1:6 a 1:10, e sendo que o segundo estágio (135) comprimi o produto gasoso de purga em uma proporção de pressão de 1:3 a 1:6..
3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a compressão do produto gasoso da purga compreende compressão serial do produto gasoso de purga em dois ou mais estágios de compressão (128, 135, 142), e sendo que o gás de purga comprimido recuperado a partir de cada estágio de compressão (128, 135, 142) é resfriado e pelo menos uma porção de qualquer líquido condensado é separado a partir de cada gás de purga comprimido após cada estágio de compressão (128, 135, 142) para produzir um produto condensado e um produto comprimido gasoso.
4. . Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de compreender ainda a reciclagem de pelo menos uma porção de um ou mais produtos condensados para o reator de polimerização (103).
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de em que o resfriamento do produto gasoso da purga comprimido compreende a introdução do produto gasoso da purga comprimido em um sistema de refrigeração (160), em que pelo menos uma porção do produto gasoso da purga comprimido é usada como um refrigerante no sistema de refrigeração (160).
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de o produto gasoso da purga comprimido está em uma pressão de 3.100 KPa a 4.500 KPa.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de o produto gasoso da purga comprimido é resfriado a uma temperatura menor que -65°C.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de a temperatura do produto de gás da purga é mantida em uma temperatura menor que 200°C durante a compressão.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de o primeiro produto compreender menos de 500 ppm em volume de hidrocarbonetos C4, menos de 250 ppm em volume de hidrocarbonetos C5, menos de 100 ppm em volume de hidrocarbonetos C6, e menos de 100 ppm em volume de hidrocarbonetos C7 e hidrocarbonetos mais pesados.
10. Sistema para recuperação de hidrocarbonetos de um produto gasoso de purga de poliolefina, para realização do método definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender: - um compartimento de purga (115) adaptado para receber um produto de poliolefina compreendendo um ou mais hidrocarbonetos voláteis de um reator de polimerização (103), em que o produto de poliolefina é contatado com um gás de purga dentro do compartimento de purga (115) para remover pelo menos uma porção dos hidrocarbonetos voláteis para produzir um produto de poliolefina tendo uma concentração reduzida de hidrocarbonetos voláteis e um produto gasoso da purga enriquecido em hidrocarbonetos voláteis, em que os hidrocarbonetos voláteis compreendem hidrogênio, metano, um ou mais hidrocarbonetos C2-C12 ou qualquer combinação dos mesmos, e em que o produto gasoso da purga está em uma pressão de 50 KPa a 250 KPa; - um sistema de compressão (125) tendo pelo menos dois compressores (128, 135, 142) adaptados para comprimir o produto gasoso da purga em uma pressão de 2.500 KPa a e 10.000 KPa; sendo o produto gasoso de purga é comprimido em um primeiro estágio (128) em uma proporção de pressão que é igual a ou maior que a proporção de pressão de estágios subsequentes; - um sistema de refrigeração (160) adaptado para resfriar e separar o produto gasoso da purga comprimido em um produto gasoso, incluindo um primeiro produto, e um produto condensado incluindo um segundo produto, e um terceiro produto; e - pelo menos uma linha de reciclagem (144, 205, 305, 310, 315) adaptada para reciclar pelo menos uma porção de pelo menos um do primeiro produto como o gás de purga, o segundo produto para o reator de polimerização (103), e o terceiro produto ao produto gasoso da purga enriquecido em hidrocarbonetos voláteis antes da compressão.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma linha de reciclagem (144) adaptada para reciclar pelo menos uma porção do produto gasoso da purga comprimido ao produto gasoso da purga antes da compressão.
12. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 ou 11, caracterizado pelo fato de o sistema de compressão (125) compreender ainda pelo menos uma linha de reciclagem adaptada (210, 215, 305, 310, 315) para reciclar uma porção do gás de purga comprimido após compressão em pelo menos um dos compressores a montante do compressor (128, 135, 142).
13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de o sistema de compressão (125) compreender dois ou mais compressores (128, 135, 142), um ou mais trocadores de calor (130, 137, 145) adaptado para resfriar o gás de purga comprimido recuperado a partir de cada compressor (128, 135, 142), e um ou mais separadores (132, 139, 147) adaptados para separar pelo menos uma porção de qualquer um fluido condensado a partir do produto de gás de purga comprimido após cada compressor (128, 135, 142).
14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 10 a 13, caracterizado pelo fato de o sistema de refrigeração (160) compreender um ou mais trocadores de calor (161) adaptados para resfriar o gás de purga comprimido trocando indiretamente o calor do gás de purga comprimido a três ou mais produtos produzidos dentro do sistema de refrigeração (160), e sendo que cada um dos três ou mais produtos compreende uma porção do gás de purga comprimido após resfriamento.
15. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 10 a 14, caracterizado pelo fato de o sistema de refrigeração (160) ser adaptado para usar o produto gasoso da purga comprimido como uma fonte de um refrigerante no sistema de refrigeração (160).
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