BR112015021953B1

BR112015021953B1 - Processo para produzir um interpolímero de propileno

Info

Publication number: BR112015021953B1
Application number: BR112015021953-5A
Authority: BR
Inventors: Sharon E. Peterson; Mark W. Blood; Theodore Duncan
Original assignee: W. R. Grace & Co. -Conn
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2022-04-26
Also published as: US20160032031A1; SG11201507200WA; CN105051075A; EP2970518A1; PL2970518T3; JP6466395B2; US9624323B2; RU2015143894A; EP2970518B1; MX2015012371A; SA515361074B1; KR20150128739A; RU2667914C2; WO2014159942A1; BR112015021953A2; CN105051075B; EP2970518A4; JP2016511322A; KR102226565B1

Abstract

MÉTODO E SISTEMA DE PRODUÇÃO DE INTERPOLÍMERO DE PROPILENO/BUTENO A presente revelação fornece um processo. Em uma modalidade, o processo inclui a produção de um polímero à base de propileno em um reator de polimerização em fase gasosa (10) sob condições de polimerização. As condições de polimerização incluem uma pressão parcial combinada de propileno mais propano de 2,0 MPa a 3,1 MPa (290 psia a 450 psia). O processo inclui, adicionalmente, manter a pressão parcial combinada de propileno mais propano na faixa de 2,0 MPa a 3,1 MPa (290 psia a 450 psia), enquanto simultaneamente: (i) se reduz a pressão parcial de propileno no reator de polimerização em fase gasosa; (ii) se adiciona propano ao reator de polimerização em fase gasosa; (iii) se introduz pelo menos um comonômero C4-C10 no reator de polimerização em fase gasosa (26); e se forma um interpolímero de propileno/C4-C10 no reator de polimerização em fase gasosa (44).

Description

Referência cruzada

[001]O presente pedido reivindica o benefício da data de depósito do pedido provisório de patente US n° 61/781.459, depositado em 14 de março de 2013, intitulado “Método e sistema de produção de interpolímero de propileno/buteno”, estando sua descrição aqui incorporada por referência.

Antecedentes

[002]Permanece a demanda do mercado por novos produtos de polipropile- no para satisfazer aplicações em expansão contínua. Para satisfazer a demanda, sabe-se que a seleção de comonômero(s) para a copolimerização com propileno permite uma ampla modificação das propriedades de resina como dureza, resistência à tração, rigidez, densidade, ponto de fusão, resistência ao impacto, etc.

[003]Em particular, o polímero à base de propileno que inclui um, dois ou mais comonômeros (como etileno e/ou buteno) e doravante chamado de “interpo- límero de propileno” encontra maior interesse comercial em aplicações como filmes, embalagens e fibras. Entretanto, existem obstáculos quando se produz um polímero à base de propileno com comonômero de buteno com um equipamento de polimerização em fase gasosa em “escala comercial” convencional (40.000.000 quilogramas (40 quilotoneladas anuais (KTA)) ou maior ou 5.000 quilogramas/h (5 toneladas métricas/h)).

[004]Na polimerização em fase gasosa em escala comercial convencional de propileno, o propano se acumula naturalmente no sistema de reator e funciona sinergicamente como um agente condensador. Quando o polímero à base de pro- pileno com um ou mais comonômeros é produzido, menos propileno é alimentado ao reator de polimerização em fase gasosa quando comparado à produção de ho- mopolímero de propileno. Como resultado, a taxa na qual o propano se acumula no sistema de reator é lenta, tipicamente na ordem de um ou mais dias. Com o objeti- vo de ter uma densidade de gás de algum modo equivalente e o ponto de condensação de gás de ciclo necessário para chegar a uma taxa de produção alta para terpolímero de propileno, mais propano deve se acumular no reator do que na produção de homopolímero de propileno.

[005]O acúmulo lento de ocorrência natural de propano na produção de interpo- límero de propileno em escala comercial em que um ou mais comonômeros são adicionados ao propileno tem diversas desvantagens. Com propano insuficiente (isto é, agente condensador insuficiente) no sistema de reator, a operação de modo de condensa-ção não pode ser alcançada durante o curso de uma execução normal. A operação do reator de polimerização em fase gasosa em modo seco (sem modo de condensação) requer uma temperatura de reação muito baixa e resulta em taxas de produção proibitivamente baixas para escala comercial.

[006]Tentativas foram feitas para adicionar um componente inerte (frequentemente chamado de “agente condensador induzido” como nitrogênio ou um alcano diferente de propano) em uma frequência contínua com o objetivo de ajustar e manter as pressões parciais dos componentes no sistema de reação a níveis aceitáveis para produção de terpolímero de propileno em escala comercial. A adição de componente inerte adiciona custos de material e custos de equipamento, complica o controle do reator e alcança, na melhor das hipóteses, 60% de capacidade nominal. A adição de componente inerte, portanto, não é prática para a produção de terpolí- mero de propileno nos reatores de polimerização em fase gasosa em escala comercial convencional.

[007]Existe a necessidade de um sistema e método para produzir polímero à base de propileno com um ou mais comonômeros em taxas nominais na produção em escala comercial com o uso de reatores de polimerização em fase gasosa convencionais. Existe adicionalmente a necessidade de um sistema e método para a redução do tempo de transição da produção de homopolímero de propileno em es- cala comercial à produção de interpolímero de propileno em escala comercial.

Sumário

[008]A presente revelação fornece um processo. Em uma modalidade, o processo inclui a produção de um polímero à base de propileno em um reator de polime- rização em fase gasosa sob condições de polimerização. As condições de polimeriza- ção incluem uma pressão parcial combinada de propileno mais propano de 1999 kPa a 3103 kPa (290 psia a 450 psia). O processo inclui, adicionalmente, manter a pressão parcial combinada de propileno mais propano na faixa de 1999 kPa a 3103 kPa (290 psia a 450 psia), enquanto simultaneamente: (i) se reduz a pressão parcial de propileno no reator de polimerização em fase gasosa; (ii) se adiciona propano ao reator de polimerização em fase gasosa; (iii) se introduz pelo menos um comonômero C4-C10 no reator de polimeri- zação em fase gasosa; e se forma um interpolímero de propileno/C4-C10 no reator de polimerização em fase gasosa.

Breve descrição dos desenhos

[009]A figura 1 é uma representação esquemática de um sistema de poli- merização em fase gasosa de acordo com uma modalidade da presente revelação.

Descrição detalhada

[010]O presente processo inclui a adição de uma dose inicial de propano (ou outro inerte similar) no sistema de reação durante a transição, que pode ser feita através de propano externamente obtido ou propano coletado a partir do processo de poli- merização durante a produção de um primeiro produto de polímero. Em ambos casos, o propósito de adicionar o propano é modificar o ponto de condensação da mistura no sistema de reação para permitir a condensação que, por sua vez, melhora a remoção do calor da reação. No caso em que o propano é coletado de dentro do sistema de rea- tor de polimerização, a primeira polimerização é realizada em um reator de polimeriza- ção em fase gasosa. A primeira polimerização inclui a polimerização de propileno e co- monômero opcional. Quando a quantidade desejada do primeiro produto de polímero for feita, as condições são mudadas para aquelas necessárias para produzir o segundo produto. A segunda polimerização inclui a polimerização de propileno e comonômero(s), a soma dos quais contém menos propileno. O presente processo inclui introduzir o propano no reator durante a transição da produção em escala comercial de um primeiro produto de polímero à base de propileno (produto 1) à produção em escala comercial de um segundo produto diferente que é um interpolímero de propileno (produto 2).

[011]Em uma modalidade, o processo inclui a produção de um polímero à base de propileno (ou produto 1) em um reator de polimerização em fase gasosa sob condições de polimerização. A pressão parcial combinada de propileno mais propano no reator durante produção do produto 1 em estado de equilíbrio é de 1999 kPa a 3103 kPa (290 psia a 450 psia). O termo “pressão parcial combinada de propileno e propileno” é a soma da pressão parcial de propileno e a pressão parcial de propano. O processo inclui a transição para a produção de um segundo produto de polímero ou interpolímero de propileno (produto 2) no mesmo reator de polimerização. O processo inclui manter (durante a fase de transição) a pressão parcial combinada de propileno mais propano na faixa de 1999 kPa a 3103 kPa (290 psia a 450 psia) no reator, enquanto simultaneamente: (i) se reduz a pressão parcial de propileno no reator de polimerização em fase gasosa; (ii) se adiciona propano ao reator de polimerização em fase gasosa; e (iii) se introduz pelo menos um comonômero C4-C10 no reator de polimeri- zação em fase gasosa. O processo inclui, adicionalmente, a formação de um inter- polímero de propileno/C4-C10 no reator de polimerização em fase gasosa.

[012]Em uma modalidade, o processo inclui manter a pressão parcial combina- da de propileno mais propano de 1999 kPa a 3103 kPa (290 psi a 450 psi) durante a formação do interpolímero de propileno/C4-C10.

[013]Em uma modalidade, o processo inclui a coleta de propano durante a produção do produto 1 e a adição posterior de propano coletado ao reator de poli- merização em fase gasosa durante a transição.

[014]Em uma modalidade, o processo inclui formar interpolímero de propile- no/C4-C10 dentro de 30 segundos a 48 horas após introduzir o comonômero novo.

[015]Em uma modalidade, o processo inclui a produção do interpolímero de propileno/C4-C10 a uma taxa maior que 60% de taxa nominal, sendo que a taxa nominal é maior que 5.000 quilogramas/h (5 toneladas métricas/h). Em uma outra modalidade, o processo inclui produzir o interpolímero de propileno de 60% até pelo menos 100% de taxa nominal dentro de 1 hora a 20 horas de introdução do como- nômero C4-C10 no reator.

[016]Em uma modalidade, a etapa de introdução inclui introduzir o comonômero de buteno no reator de polimerização em fase gasosa e para formar o copolímero de propileno/buteno.

[017]Em uma modalidade, a etapa de introdução inclui introduzir o como- nômero de etileno e o comonômero de buteno no reator de polimerização em fase gasosa para formar o terpolímero de propileno/etileno/buteno.

[018]Em uma modalidade, a etapa de produção inclui a alimentação de monômero propileno e, opcionalmente, comonômero de etileno no reator de poli- merização em fase gasosa para produzir um produto 1, que é um copolímero de propileno/etileno.

[019]Em uma modalidade, o processo inclui formar o terpolímero de propi- leno/etileno/buteno (doravante chamado de terpolímero P/E/B) a 60% até pelo menos 100% de taxa nominal dentro de 1 hora a 20 horas a partir da introdução do comonômero de etileno e do comonômero de buteno no reator.

[020]O termo “condições de polimerização” para polimerização em fase gasosa em escala comercial do polímero à base de propileno inclui um reator e condições de reação (temperatura, pressão, monômero e catalisador) adequados para produzir um polímero à base de propileno a 60% até pelo menos 100% de taxa nominal.

[021]Em uma modalidade, e com referência à figura 1, o presente processo incorpora a polimerização em fase gasosa em escala comercial (A) que inclui um reator de polimerização em fase gasosa 10, que tem uma zona de reação 12 e uma zona de redução de velocidade 14. A zona de reação 12 inclui um leito fluidizado 102 de partículas de polímero crescentes, partículas de polímero formadas e uma pequena quantidade de partículas de catalisador fluidizadas pelo fluxo contínuo de componentes gasosos de modificação e polimerizáveis na forma de alimentação de compensação e fluido de reciclagem através da zona de reação 12.

[022]A polimerização em fase gasosa (A) também inclui catalisador, propi- leno e comonômero(s) opcional(is) e outros reagentes que são alimentados continuamente à zona de reação 12, o que rende um produto de polímero granular (pó). O catalisador usado no leito fluidizado pode ser alimentado no reator 10 na forma de partículas sólidas, fluidas ou líquidas. Por exemplo, o catalisador sólido pode ser armazenado no reservatório 16 sob uma cobertura de gás inerte e introduzido na zona de reação 12 no ponto 42. O produto de polímero é removido de modo intermitente no ponto 44 e entra no tanque de descarga de produto 46 através da válvula 48.

[023]Em uma modalidade, a produção do primeiro produto de polímero inclui propileno e, opcionalmente, um comonômero como etileno, em que a polimeri- zação produz homopolímero de propileno ou copolímero de propileno/α-olefina. Em uma outra modalidade, a primeira polimerização exclui o buteno comonômero e produz homopolímero de propileno (“PP” ou “produto 1”).

[024]Durante a primeira polimerização, o propileno é alimentado no reator 10 para alcançar uma pressão parcial combinada de propileno mais propano de 1999 kPa a 3103 kPa (290 psia a 450 psia). Nesse nível de alimentação de propileno, a concentração de propano cresce a níveis adequados na primeira polimerização em uma questão de horas. Os níveis adequados são definidos como os que tem uma pressão parcial total de propano, propileno e outros gases de reator na faixa de 1999 kPa a 3103 kPa (290 psia a 450 psia). Entretanto, a primeira polimerização gera propano em uma quantidade suficiente para que o propano funcione como um agente condensador. Em outras palavras, a primeira polimerização gera seu próprio agente condensador — ou seja, o propano.

[025]A porção da corrente de fluidização que não reage no leito fluidizado 102 constitui a corrente de reciclagem que é removida da zona de polimerização, pela passagem na zona de redução de velocidade 14 sobre a zona de reação 12, em que partículas entranhadas têm a possibilidade de cair de volta no leito fluidi- zado denso.

[026]Os reagentes na fase de vapor são continuamente submetidos a ciclos a partir da zona de reação 12, através da zona de redução de velocidade 14, através de um compressor 30 e um trocador de calor e de volta através do leito fluidizado. A tem-peratura do leito fluidizado 102 é controlada em uma temperatura essencialmente constante sob condições de estado de equilíbrio por remoção constante do calor da reação por meio do fluxo de gás de ciclo. O fluxo de gás de ciclo também serve para fluidizar o leito de reação para uma mistura por refluxo boa. O fluxo de gás de ciclo também supre os reagentes aos sítios de reação.

[027]O fluido de compensação é alimentado à linha de reciclagem 22, por exemplo, no ponto 18. A composição da corrente de compensação (como monômero fresco) é determinada pelo analisador de gás 21. O analisador de gás 21 determina a composição da corrente de reciclagem e a composição da corrente de compensa- ção é ajustada de acordo para manter uma composição gasosa em estado de equilíbrio dentro da zona de reação 12.

[028]Para assegurar uma fluidização completa, a corrente de reciclagem fluida bifásica (propileno/propano) e, quando desejado, parte da corrente de compensação é retornada através da linha de reciclagem 22 para o reator 10 no ponto 26 abaixo do leito fluidizado 102. A placa distribuidora de gás 28 é fornecida sobre o ponto 26 para auxiliar na fluidização do leito fluidizado 102. Ao passa através do leito fluidizado 102, a corrente de reciclagem fluida bifásica absorve o calor da reação gerado pela reação de polimerização. A absorção de calor de reação resulta na elevação de temperatura da corrente de reciclagem fluida bifásica e na vaporização das porções líquidas da corrente de reciclagem fluida bifásica.

[029]A corrente de reciclagem é então comprimida no compressor 30 e então passada através de uma zona de troca de calor em que o calor da reação é removido antes de ser retornado à zona de reação 12.

[030]Em uma modalidade, o presente processo inclui coletar o propano da primeira polimerização. O propano é naturalmente presente na matéria-prima de propileno da primeira polimerização. À medida que a primeira polimerização progride, o propano cresce eventualmente a concentrações significantes no gás de ciclo, de modo que o propano funciona como um agente condensador.

[031]Em uma modalidade, o propano é coletado por meio de um separador de recuperação de ventilação (VRS) 24, como mostrado na figura 1. O VRS 24, através de uma série de condensadores e colunas de fracionamento, produz duas correntes líquidas, uma que é rica em propileno e uma que é rica em propano. A corrente rica em propileno é reciclada de volta para a zona de reação por meio de linha de reciclagem 22.

[032]O VRS 24 converte a corrente de reciclagem em uma corrente de propi- leno e uma corrente de propano conforme discutido acima. O processo inclui colocar a corrente rica em propano em contato com a água para neutralizar o catalisador residual, passar através corrente de propano através de um filtro 50 para remover os sólidos produzidos na neutralização do catalisador, e então passar a corrente de propano a partir do VRS 24 através de um secador 52 que remove a água em excesso da neutralização do catalisador. A partir do secador 52, o propano é alimentado no tanque de armazenamento de propano 54. O separador de recuperação de ventilação 24 recupera o propileno, enquanto permite simultaneamente a remoção controlada de propano do sistema. O VRS 24 mantém o ponto de condensação da corrente de reciclagem em uma temperatura abaixo da temperatura do leito fluidiza- do 102. Quando o propano é necessário para carregar a polimerização em fase gasosa (durante a transição, por exemplo), uma bomba 56 descarrega o propano na zona de reação 12 através da linha de reciclagem 22A. O propano, um componente da corrente de reciclagem, é então retornado ao reator 10 em sua base 26 e para fluidizar o leito de partículas de polímero através da placa distribuidora de gás 28.

[033]Em uma modalidade, o processo inclui a transição da produção do produto 1 à produção do produto 2, no reator de polimerização em fase gasosa 10. A segunda polimerização inclui alimentar o monômero de propileno e um ou mais comonômeros C4-C10 na zona de reação 12, o que resulta na polimerização do propileno e do(s) comonômero(s) C4-C10. Em uma outra modalidade, a segunda polimerização inclui alimentar o monômero propileno, o comonômero de etileno e o comonômero de buteno na zona de reação 12, o que resulta na polimerização do propileno, etileno e do buteno.

[034]Em uma modalidade, o processo inclui encerrar a primeira polimeriza- ção; isto é, o encerramento da polimerização em fase gasosa descrita acima antes da transição. O encerramento em fase gasosa pode ser realizado ao se encerrar a alimentação do catalisador ao reator através da linha 42 e se deixar que a reação se encerre em uma maneira controlada. Alternativamente, a reação pode ser en- cerrada rapidamente ao se encerrar rapidamente o fluxo de catalisador através da linha 42 e se adicionar um agente de exterminação ao reator para desativar o catalisador na zona de reação 12.

[035]Durante a transição, o processo inclui manter a pressão parcial combinada de propileno mais propano no reator de polimerização em fase gasosa 10 na faixa de 1999 kPa a 3103 kPa (290 psia a 450 psia), enquanto simultaneamente: (i) se reduz a pressão parcial de propileno no reator 10; (ii) se adiciona propano ao reator 10; e (iii) se introduz pelo menos um comonômero C4-C10 no reator 10.

[036]O termo “simultaneamente” se refere a relação temporal entre (A) a etapa de mantimento (manter o propano e propileno combinados de 1999 kPa a 3103 kPa (290 psia a 450 psia)) e (B) etapas de (i) redução de pressão parcial de propileno, (ii) adição de propano, e (iii) introdução do C4-C10 comonômero supracitado. A etapa (A) é realizada enquanto a etapa (B) é realizada. Em outras palavras, a etapa (A) é realizada enquanto as subetapas de (B), (i), (ii) e (iii), são realizadas, independentemente da ordem ou sequência de (i), (ii) e (iii).

[037]Em uma modalidade, (A) a etapa de mantimento é realizada enquanto se realiza simultaneamente (B) de modo sequencial: etapa (i), etapa (ii) e, então, etapa (iii).

[038]Em uma modalidade, (A) a etapa de mantimento é realizada enquanto as etapas (i), (ii), e (iii) de (B) são realizadas simultaneamente, ou de modo substancialmente simultâneo.

[039]Em uma modalidade, o presente processo inclui adicionar propano na polimerização em fase gasosa (A) durante a transição. Em uma modalidade, o processo inclui alimentar o propano armazenado no tanque de armazenamento 54 (isto é, o propano coletado da primeira polimerização) na zona de reação 12 por meio de linha de reciclagem 22A.

[040]O processo inclui a formação de um interpolímero de propileno/C4-C10. Nos sistemas em escala comercial convencionais, o tempo requerido para acumular o nível aumentado de propano no reator durante transição da produção de polímero à base de propileno em escala comercial à produção de interpolímero de propileno/C4-C10 em escala comercial interpolímero pode estar na ordem de diversos dias. O acúmulo de propano lento proíbe o uso de operação de modo de condensação até que a concentração de propano aumente até níveis operacionais. O termo “níveis operacionais” é definido como a pressão parcial combinada de propileno mais propano na faixa de 2,0 a 3103 kPa (290 a 450 psia). O tempo de iniciação de dias ou mais antes do reator poder ser executado em taxas nominais completas é impraticável para operações de polimeri- zação em fase gasosa em escala comercial.

[041]A adição de propano com redução simultânea de pressão parcial de pro- pileno e introdução simultânea de comonômero C4-C10 fornece de modo vantajoso um agente condensador natural (propano) no sistema de reator de modo imediato, ou substancialmente de modo imediato. A adição do propano possibilita a operação de modo de condensação do reator de polimerização em fase gasosa 10 dentro de 1 hora a 20 horas da introdução do comonômero C4-C10. Isso leva a níveis de produção em escala comercial de interpolímero de propileno/C4-C10 dentro de 1 hora a 20 horas da introdução do comonômero C4-C10 no reator.

[042]O presente processo inclui a introdução do buteno no reator durante transição e a formação de um copolímero de propileno/buteno. Em uma modalidade, o copolímero de propileno/buteno tem uma densidade de 0,905 g/cc, 14,5% em peso de buteno e tem um índice de fluidez (MFR) de 2,7 g/10 min a 4,1 g/10 min.

[043]Em uma modalidade, o processo inclui a introdução de propileno, eti- leno e buteno no reator e a formação de um terpolímero de propile- no/etileno/buteno. Em uma outra modalidade, o processo inclui formar o terpolíme- ro de propileno/etileno/buteno a uma taxa de 60% até pelo menos 100% de taxa nominal dentro de 1 hora a 20 horas da introdução do comonômero C4-C10 no reator.

[044]Em uma modalidade, o processo inclui produzir (i) o polímero à base de propileno (produto 1) a 60% até pelo menos 100% de taxa nominal e (ii) produzir o copolímero de propileno/C4-C10 (produto 2) a 60% até pelo menos 100% de taxa nominal, em que a taxa nominal é de 5.000 quilogramas/h (5 toneladas métri- cas/hora). Em uma outra modalidade, o processo inclui a produção de copolímero de propileno/buteno ou terpolímero de propileno/etileno/buteno a 60% até pelo menos 100% de taxa nominal dentro de 1 hora a 20 horas a partir da introdução dos respectivos comonômeros (somente buteno ou com etileno) no reator.

[045]O presente processo pode compreender uma combinação de duas ou mais modalidades reveladas no presente documento.

Definições

[046]Exceto quanto afirmado o contrário, implícito pelo contexto ou costumeiro na técnica, todas as partes e porcentagens são definidas em peso. Para os propósitos da prática de patente dos Estados Unidos, o conteúdo de qualquer patente, pedido de patente ou publicação referido(a) está aqui incorporado a título de refe-rência em sua totalidade (ou sua versão norte-americana equivalente também está incorporada a título de referência) especialmente em relação à revelação de técnicas sintéticas, definições (na medida em que não seja inconsistente com quaisquer definições fornecidas especificamente nesta revelação), e conhecimento geral na técnica.

[047]“Compreende”, “inclui”, “tem” e seus derivados não são destinados a excluir a presença de qualquer componente, etapa ou procedimento adicionais, se os mesmos forem ou não especificamente revelados. Com o objetivo de evitar dúvida, todas as composições reivindicadas através do uso do termo “compreende” podem incluir qualquer aditivo, adjuvante ou composto adicional, polimérico ou não, exceto quando afirmado o contrário. Em contraste, o termo, “que consiste essencialmente em” exclui do escopo de qualquer citação sucessiva qualquer outro componente, etapa ou procedimento, exceto aqueles que não são essenciais para a operabilidade. O termo “consiste em” exclui qualquer componente, etapa ou procedimento não delineado ou listado especificamente.

[048]O termo “taxa nominal”, conforme usado no presente documento, é definido como a taxa de produção para a qual a unidade de produção foi projetada. Isso é tipicamente afirmado em uma frequência anual (isto é, 400.000.000 kg (com base em 400 KTA) em 8.000 horas/ano) ou em uma frequência horária (isto é, 5.000 quilogramas/h (5 toneladas métricas/h)). Os equipamentos, tubulações, etc. são dimensionados para acomodar a taxa de produção nominal definida. As unidades projetadas para uma taxa nominal específica podem ser frequentemente operadas sobre e abaixo dessa taxa nominal. A taxa nominal para uma fábrica de polímeros é propensa a ser uma taxa média, por conta do fato de produtos diferentes (ou famílias de produtos) terem limitações de projeto diferentes (isto é, copolímeros aleatórios geram mais calor quando produzidos e, portanto, requerem mais resfriamento que homopo- límeros). Com o objetivo de não incorporar capacidade em excesso, o equipamento é projetado para a taxa média necessária através de uma faixa de produtos com a compreensão de que alguns produtos tenham um limite de taxa (como os copolímeros aleatórios mencionados). A faixa de taxas nominais comerciais começa em 40.000.000 kg (40 KTA) e excedem 650.000.000 kg (650 KTA) em uma frequência de operação de 8.000 hora/ano.

[049]O índice de fluidez (MFR) é determinado de acordo com o método de teste ASTM D 1238 a 230°C com um peso de 2,16 kg para polímeros à base de propileno.

[050]O termo “polímero” é um composto macromolecular preparado por po- limerização de monômeros de tipos iguais ou diferentes. “Polímero” inclui homopo- límeros, copolímeros, terpolímeros, interpolímeros e assim em diante. O termo “in- terpolímero” significa um polímero preparado pela polimerização de pelo menos dois tipos de monômeros ou comonômeros. Ele inclui, mas não se limita a copolí- meros (que se referem a polímeros preparados a partir de tipos diferentes de mo- nômeros ou comonômeros), terpolímeros (que se referem a polímeros preparados a partir de três tipos diferentes de monômeros ou comonômeros), tetrapolímeros (que se referem a polímeros preparados a partir de quatro tipos diferentes de mo- nômeros ou comonômeros) e similares.

[051]O termo “polímero à base de propileno”, conforme usado no presente documento, se refere a um polímero que compreende um monômero propileno poli- merizado de percentual em peso maior (com base na quantidade total de monôme- ros polimerizáveis), e opcionalmente pode compreender pelo menos um comonôme- ro polimerizado.

[052]O termo “interpolímero de propileno”, conforme usado no presente documento, é um polímero à base de propileno e compreende propileno e um ou mais co- monômeros polimerizados. O termo “copolímero de propileno”, conforme usado no presente documento, é um polímero à base de propileno e compreende propileno e um comonômero polimerizado. O termo “terpolímero de propileno”, conforme usado no presente documento, é um polímero à base de propileno e compreende propileno e dois ou mais comonômeros polimerizados.

[053]Os exemplos a seguir são fornecidos como ilustrações específicas das modalidades da invenção reivindicada. Deve-se compreender, no entanto, que a invenção não é limitada aos detalhes específicos apresentados nos exemplos. Adicionalmente, qualquer intervalo de números mencionado no relatório descritivo e nas reivindicações, tal como aquele que representa um conjunto particular de propriedades, unidades de medida, condições, estados físicos ou porcentagens, tem por objetivo incorporar literalmente e expressamente no presente documento, por referência ou de outro modo, qualquer valor que se enquadre em tal intervalo, inclusive qualquer subconjunto de números dentro de qualquer intervalo assim mencionado. Por exemplo, sempre que um intervalo numérico com um limite inferior, RL, e um limite superior, RU, é revelado, qualquer número R que se enquadre na faixa é especificamente revelado. Em particular, os números R a seguir, dentro do intervalo, são especificamente revelados: R = RL + k(RU - RL), em que k é uma variável que varia de 1% a 100% com um incremento de 1%, por exemplo, k é 1%, 2%, 3%, 4%, 5%. ... 50%, 51%, 52%. ... 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, ou 100%. Além disso, qualquer intervalo numérico representado por quaisquer dois valores de R, conforme calculados acima, também é especificamente revelado. Adicionalmente, uma faixa de valores representada por dois pontos finais será entendida como aquela que inclui os valores de ponto final a não ser que o contexto da revelação sugira claramente o contrário.

[054]Algumas modalidades da presente revelação serão agora descritas em detalhes nos exemplos a seguir.

Exemplos

[055]O homopolímero de propileno (PP ou produto 1) é produzido em um reator de polimerização em fase gasosa de 300.000.000 kg (300 KTA) (frequência de 8.000 h/ano, 37.500 quilogramas/h (37,5 toneladas métricas/h)). As condições de po- limerização de estado de equilíbrio para a produção do produto 1 são fornecidas na tabela 1, na coluna A abaixo.

[056]O presente processo é mostrado quando se compara a coluna A com a coluna B e a coluna C, em que a taxa nominal é de 37.500 quilogramas/h (37,5 toneladas métricas/h). A produção do produto 1 é submetida à transição. Uma “transição” é definida como o ato de mudar as condições de reações de polimeri- zação para o produto 1 para diferentes condições de reação com o objetivo de produzir um produto diferente, produto 2, no mesmo reator de polimerização. No presente exemplo, o produto 1 é homopolímero de propileno e produto 2 é terpolí- mero de propileno/etileno/buteno. As condições de reação incluem temperatura, pressão e quantidades de todos os materiais (reagente, catalisador, cocatalisador e outros) no sistema de reação. O sistema de reação pode ou não estar produzindo polímero durante a transição. A taxa de produção também pode variar durante a transição se o polímero estiver sendo produzido durante a transição.

[057]Um aspecto importante da transição é o tempo que é levado para mudar a composição dos materiais no sistema de reação. Os reatores de polimerização em fase gasosa em escala comercial convencionais suportam uma quantidade inadequada de propano (ou outro material modificador de ponto de condensação) durante a transição para a produção nominal do produto 2. Os requerentes constataram que a adição de propano — e uma dose inicial única de propano em particular — durante a transição reduz drasticamente o tempo que é consumido para alcançar a produção de objetivo e a produção nominal do produto 2.

[058]Compare a coluna B da tabela 1 (sem dose de propano durante transição) com a coluna C da tabela 1 (dose de propano durante transição).

[059]A coluna B representa a transição ao produto 2 a partir do produto 1 sem adição de propano. A coluna C representa a transição ao produto 2 a partir do produto 1 com a dose de propano durante a transição. O propano adicionado durante a transição mostrada na coluna C é coletado durante a produção do produto 1 sob a coluna A.

[060]A transição identificada na coluna C (com dose de propano) alcança mais que 60% de produção nominal do produto 2 em 10 horas. A transição na coluna B (sem dose de propano) requer 170 horas (7 dias) para alcançar apenas 42% de produção nominal do produto 2. Os requerentes constataram que a adição de propano no reator durante a transição faz com que se alcance mais que 60% de produção nominal do produto 2 em questão de horas ao invés dos dias dos casos em que não há adição de propano (coluna B).

[061]Os requerentes alcançaram essa redução drástica no tempo de transição através da realização dos seguintes procedimentos (a polimerização em escala comercial do produto 1 está em estado de equilíbrio): 1. redução da pressão parcial de propileno na produção do produto 1; 2. adição de propano ao reator de polimerização em fase gasosa; 3. introdução do monômero etileno e monômero buteno; e 4. As etapas 1 a 3 acima são realizadas de modo que a pressão combinada de propano e propileno no reator de polimerização em fase gasosa seja mantida na faixa de 1999 kPa a 3103 kPa (290 psia a 450 psia) durante a transição. Em outras palavras, as etapas 1 a 3 acima são realizadas enquanto a pressão parcial combinada de propi- leno mais propano no reator de polimerização em fase gasosa é mantida em 1999 kPa a 3103 kPa (290 psia a 450 psia).

1. Catalisador principal: é catalisador SHAC4. Aditivos: Usados posteriormente

2. Catalisador 1: é cocatalisador (turquesa)Finalização do reator, que inclui 3. Catalisador 2: é SCA totalperoxido, se aplicável.

[062]O presente processo se difere dos protocolos da transição em escala comercial convencional que dependem da alimentação contínua de um agente condensador induzido durante e ao longo da produção do produto 2. De modo vantajoso, o presente processo requer apenas uma dose inicial única de propano para “dar partida” à produção nominal do produto 2 e reduzir o tempo de transição para um tempo de 10 a 20 vezes menor quando comparado a sistemas em escala comercial convencionais.

[063]O presente processo reduz, de modo vantajoso, o tempo de manutenção do reator, o que aumenta a eficácia de produção. O presente processo expande a versatilidade e habilidade de adaptação dos reatores de polimerização em fase gasosa em escala comercial convencional ao possibilitar que muitos tipos diferentes de interpolímeros olefina sejam produzidos em uma escala industrial e de bom custo benefício.

[064]Como um resultado da adição de propano, o tempo de transição para alcançar as condições de objetivo, o termo “de objetivo” é definido como o polímero que satisfaz as especificações requeridas para a aceitação do produto no mercado. As condições de objetivo são as condições de reação (em que se inclui temperatura de reação, pressão, composições de reagente nos sistemas de reação e similares) requeridas para produzir o polímero que satisfaz as especificações de objetivo e a taxa de produ- ção nominal é em 10 horas (coluna C). Em contraste, sem a adição de propano, o tempo de transição para as condições de objetivo e produção nominal é de 170 horas (coluna B). A adição de propano durante a transição gera uma redução maior que 10 vezes no tempo de transição entre o produto 1 e o produto 2 a mais que 60% de produção nominal (para o produto 1 e produto 2). Isso é surpreendente e inesperado.

[065]Pretende-se especificamente que a presente invenção não seja limitada às modalidades e ilustrações contidas no presente documento, mas que inclua formas modificadas dessas modalidades, incluindo porções das modalidades e combinações dos elementos de diferentes modalidades que estão dentro do escopo das reivindicações a seguir.

Claims

1. Processo para produzir um interpolímero de propileno CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (A) produzir um polímero à base de propileno compreendendo propileno e opcionalmente um comonômero de α-olfefina em um reator de polimerização em fase gasosa sob condições de polimerização que compreendem uma pressão parcial combinada de propileno mais propano de 1999 kPa a 3103 kPa (290 psia a 450 psia); (B) manter a pressão parcial combinada de propileno mais propano na faixa de 1999 kPa a 3103 kPa (290 psia a 450 psia), enquanto simultaneamente: (i) reduzir a pressão parcial de propileno no reator de polimerização em fase gasosa; (ii) adicionar propano ao reator de polimerização em fase gasosa através de propano externamente fornecido ou propano coletado durante a etapa de produção; (iii) introduzir pelo menos um comonômero C4-C10 no reator de polimeriza- ção em fase gasosa; e (C) formar um interpolímero de propileno/C4-C10 no reator de polimerização em fase gasosa que é diferente do polímero à base de propileno em (A).

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende manter a pressão parcial combinada de propileno mais propano de 1999 kPa a 3103 kPa (290 psia a 450 psia) durante a formação do interpolímero de propileno/C4-C10.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende coletar propano durante a etapa de produção e adicionar o propano coletado ao reator de polimerização em fase gasosa durante a etapa de adição (ii).

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende realizar a etapa de formação dentro de 30 segundos a 48 horas após a redução da pressão parcial de propileno.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende produzir o polímero à base de propileno a uma taxa de 60% a 100% ou mais de taxa nominal, em que a taxa nominal é a taxa de produção para qual o reator de polimerização e o equipamento associado foram projetados.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende produzir o interpolímero de propileno/C4-C10 a uma taxa maior que 60% de taxa nominal, em que a taxa nominal é taxa de produção para a qual o reator de polimerização e o equipamento associado foram projetados.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de introduzir compreende introduzir comonômero de buteno no reator de polimerização em fase gasosa e formar um copolímero de propileno/buteno.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de introduzir compreende introduzir comonômero de etileno e comonômero de buteno no reator de polimerização em fase gasosa e formar um terpolímero de propi- leno/etileno/buteno.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende formar terpolímero de propileno/etileno/buteno a uma taxa de 60% a 100% ou mais de taxa nominal dentro de 1 hora até 20 horas a partir da realização da etapa de introduzir, em que a taxa nominal é a taxa de produção para a qual o reator de polimerização e o equipamento associado foram projetados.