BR112018009563B1 - Dispositivo injetor de iniciador de polimerização em reator tubular, reator tubular para polimerização contínua de olefinas, e, processo de produção de polímeros e copolímeros de etileno - Google Patents

Dispositivo injetor de iniciador de polimerização em reator tubular, reator tubular para polimerização contínua de olefinas, e, processo de produção de polímeros e copolímeros de etileno Download PDF

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Abstract

dispositivo injetor de iniciador de polimerização em reator tubular, reator tubular para polimerização contínua de olefinas, e, processo de produção de polímeros e copolímeros de etileno. a presente invenção refere-se, na sua generalidade a um reator tubular para homo ou copolimerização de olefinas, com um ou mais dispositivos de injeção de iniciador. refere-se também a um dispositivo injetor de iniciador em corrente de fluido de processo em reator tubular de polimerização, e a processo de produção de polímeros e copolímeros de etileno, particularmente polietileno de baixa densidade (pebd), que utilizam o referido dispositivo.

Description

[001] A presente invenção refere-se, na sua generalidade a um reator tubular para homo ou copolimerização de olefinas, com um ou mais dispositivos de injeção de iniciador. Refere-se também a um dispositivo injetor de iniciador em corrente de fluido de processo em reator tubular de polimerização, e a processo de produção de polímeros e copolímeros de etileno, particularmente polietileno de baixa densidade (PEBD), que utilizam o referido dispositivo.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] São conhecidos processos contínuos de polimerização utilizando reatores tubulares para formar polímeros de baixa densidade de etileno, opcionalmente com um ou mais co-monômeros, por exemplo polietileno de baixa densidade (PEBD). O processo, na sua generalidade, é uma polimerização por radicais livres, injetando-se iniciador em um ou mais pontos de um reator tubular onde transita um fluido de processo, total ou parcialmente composto de etileno, que é convertido em polímero em reação altamente exotérmica. A reação ocorre tipicamente em pressões entre 1000 a 4000 bar, temperaturas entre 100 e 400oC, em condições de fluxo turbulento. Um exemplo de descrição do estado da técnica, relativa ao processo de polimerização de PEBD e o respectivo fluxograma de processo podem ser encontrados na ENCYCLOPEDIA OF POLYMER SCIENCE AND ENGINEERING. Vol. 6, pg. 386-426. 1986. Outra referência do estado da técnica relativa ao processo de produção de LDPE é o artigo “Fundamentals of the Free-Radical Polymerization of Ethylene”, de Ehrliche, P. e Mortimer, G. A., publicado em Adv. Polymer Sci, vol.7, pp. 386-448 (1970). Nestas duas referências se encontram menções não exaustivas de iniciadores de reação, comonômeros e agentes de transferência de cadeia.
[003] A temperatura de início da reação de polimerização - ou reinício, onde existem vários pontos de reação ao longo do tubo de reação - varia entre 100 a 280oC. Valores de conversão em um reator tubular tipicamente variam de 20 a 40 por cento.
[004] A reação de polimerização é iniciada (e reiniciada) injetando- se uma solução de iniciadores e isododecano (solvente) em uma ou mais zonas de reação no interior do tubo do reator. Exemplos conhecidos de iniciadores são peróxidos orgânicos ou inorgânicos, oximas, compostos azo, oxigênio, etc. O iniciador injetado mistura-se com o fluido de processo e, na presença de calor (o fluido de processo normalmente já está a uma temperatura de reação adequada), se decompõe, formando radicais livres. Os produtos de decomposição começam a reação de polimerização por radicais livres com o etileno (e co-monômeros opcionais) para formar um produto polimérico à base de etileno. A reação é exotérmica, formando picos de temperatura ao longo do reator devido a cada injeção de iniciador. Há um sistema de remoção de calor na camisa do reator, porém há uma temperatura mínima da parede do reator, entre 100 e 180°C, que busca minimizar a formação de incrustações de polímero na parede interna no reator.
[005] A presença de tais incrustações de polímero na parede do reator diminui a troca térmica do fluido de processo com a camisa, podendo ocorrer um aumento na temperatura no interior do reator que pode provocar o descontrole da reação. Esse fato é conhecido, por exemplo como destacado na obra Peacock, A. J. (2000). Handbook of polyethylene: Structures, properties, and applications. New York: Marcel Dekker editor, página 53: “Fouling occurs principally as a coating on the walls of the reactor inlet piping, where it can reduce flow. This unwelcome material can be high molecular weight or cross-linked polyethylene. When the coating sloughs from the walls it can cause blockages downstream in the reactor and separation system. If high molecular weight or cross-linked polyethylene makes it into the final product it can cause processing problems for the converter. A common problem associated with fouling is the occurrence of inhomogeneities (“gels”) seen in films, sheets, end thin-walled parts.”
[006] Uma tradução livre para o texto acima é: “Incrustrações ocorrem principalmente como revestimento sobre as paredes da tubulação de entrada do reator, onde pode reduzir o fluxo. Este material não desejado pode ser polietileno de alto peso molecular ou com ligações cruzadas. Quando tal revestimento se destaca das paredes pode causar bloqueios a jusante no reator, e no sistema de separação. Se polietileno de peso molecular elevado ou reticulado está presente no produto final, pode causar problemas de processamento para o conversor. Um problema comum associado com a incrustação é a ocorrência da falta de homogeneidade ("géis") visto em películas, folhas, e peças de extremidade de parede fina.”
[007] A remoção de calor da reação é, portanto, uma etapa de extrema importância nesse processo, uma vez que o descontrole na temperatura do reator provoca instabilidade na reação. Entre as possíveis reações que podem acontecer, cita-se a decomposição do polietileno, formação de cadeias poliméricas de alto peso molecular, terminação por combinação, alargamento da distribuição de peso molecular e ligações entrecruzadas.
[008] Adicionalmente, também influenciam o descontrole da reação a má mistura do iniciador no fluido de processo, assim como zonas de recirculação ou estagnação no reator. Para evitar isto, a escolha do dispositivo de injeção de iniciador é fundamental no processo.
[009] A dispersão do iniciador no fluido de processo, muitas vezes, resulta em uma zona localizada de concentração elevada de iniciador dentro do fluxo de fluido de processo. Esta zona de concentração de iniciador localizada promove um perfil de reação desequilibrada no fluido de processo: há mais geração de polimerização e calor perto da zona de injeção do iniciador e menos em outros lugares a montante e a jusante deste ponto de injeção.
[0010] Esse perfil de reação desequilibrada pode levar a problemas, tais como o acúmulo de material de alto peso molecular perto do local de injeção do iniciador, que pode obstruir o orifício de injeção ou o canal de fluxo do fluido de processo. Também pode causar um acúmulo de material de alto peso molecular perto do local de injeção ou ao longo das paredes do tubo de reação que resultam em um ocasional descolamento de tal material de alto peso molecular e entrada no fluido de processo. Se uma concentração significativa de iniciador fresco entra em contato com a parede do tubo reator na seção de reação (onde as temperaturas são elevadas), o iniciador pode decompor-se e reagir rapidamente, iniciando uma reação ponto quente ("hot spot") localizada que pode propagar a decomposição por todo o sistema.
[0011] Há tentativas conhecidas que buscam melhorar a mistura de iniciador injetado em um fluxo de fluido de processo através de várias configurações de bico e outras alterações no sistema. O documento GB1.569.518 descreve o uso de misturadores estáticos em linha para criar fluxo turbulento. O documento WO2005065818 descreve um perfil não- circular do tubo de reação. O documento US 6.677.408 descreve uma constrição em formato de ampulheta com lâminas em linha que geram fluxo e contrafluxo de gás a montante da injeção de iniciador. O documento US 6.951.908 apresenta elementos do redemoinho para introduzir o iniciador no sistema de reação. O documento EP449.092 descreve um dispositivo genérico de injeção. O documento US8.308.087 revela uma disposição particular de um dispositivo de injeção, com certas geometrias da extremidade de um bico injetor transversa ao fluxo do fluido de processo.
[0012] Verifica-se que há uma constante busca no estado da técnica visando aprimorar dispositivos voltados à mistura de iniciadores em reatores tubulares de polimerização de olefinas.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0013] Fig. 1 - vista esquemática lateral, em corte parcial, de um dispositivo injetor da invenção. Exemplo comparativo 2.
[0014] Fig. 2 - vista esquemática, em perspectiva, de um dispositivo injetor da invenção. Exemplo comparativo 2.
[0015] Fig. 3 - Vista esquemática lateral, em corte parcial do dispositivo do exemplo 1.
[0016] Fig. 4 - Vista esquemática, em perspectiva, do dispositivo do exemplo 1.
[0017] Fig. 5 - Vista esquemática lateral, em corte parcial do dispositivo do exemplo 2.
[0018] Fig. 6 - Vista esquemática, em perspectiva, do dispositivo do exemplo 2.
[0019] Fig. 7 - Vista esquemática lateral, em corte parcial do dispositivo do exemplo comparativo 1.
[0020] Fig. 8 - Vista esquemática, em perspectiva, do dispositivo do exemplo comparativo 1.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
[0021] A presente invenção, que propicia vantagens de desempenho a um processo contínuo de polimerização de etileno em um reator tubular, refere-se num primeiro aspecto a um dispositivo 10 injetor de iniciador de reação em corrente de monômero caracterizado por compreender uma constrição 20 ao fluxo do fluido de processo, dita constrição 20 dotada de uma garganta 30 no ponto seu médio, dita constrição 20 dotada de uma baioneta passante tubular 40 transversal a todo o diâmetro da garganta 30, e tal baioneta passante 40 tendo ao menos um orifício de injeção 50 ao longo da garganta 30 da constrição 20.
[0022] A referência a “ao menos um orifício de injeção 50 ao longo da garganta 30 ...”, têm as seguintes realizações preferenciais, sem excluir qualquer outra: um único orifício no ponto médio ou nas proximidades do ponto médio; dois orifícios afastados de forma simétrica ou aproximadamente simétrica do ponto médio; dois ou mais orifícios nas proximidades do ponto médio; qualquer número de orifícios, com espalhamento simétrico ou não simétrico, nas proximidades do ponto médio.
[0023] Em “constrição 20” estão compreendidas uma região de diminuição da seção transversal, uma região de garganta de diâmetro mínimo, e uma região de expansão da seção transversal.
[0024] . Está incluída no entendimento da “constrição 20”, a alternativa particular em que tanto a “diminuição da seção transversal” quanto “a expansão da seção transversal” sejam substancialmente inexistentes. Ou seja, a menção a constrição 20 engloba também a alternativa em que não há variação de seção transversal, como ilustrados nas figs. 7 e 8.
[0025] De forma particular o mencionado ao menos um orifício de injeção 50 é orientado para a jusante do fluxo do fluido de processo.
[0026] O dispositivo injetor 10 da invenção situa-se entre uma porção de tubulação 60 à sua montante, que intercepta a constrição 20 em uma entrada 65 do fluido de processo, e uma porção de tubulação 70 à sua jusante, que intercepta a constrição 20 em uma saída 75 do fluido de processo.
[0027] O fluido de processo desloca-se axialmente dentro da tubulação do reator tubular, que atravessa o dispositivo injetor da invenção na seguinte ordem: uma região de início da constrição 20 (diminuição da seção transversal) a partir da entrada 65, uma garganta 30 onde está localizado a baioneta transversal 40, uma porção de expansão (aumento da seção transversal) da constrição 20 até a saída 75.
[0028] Ou seja, o fluido de processo desloca-se desde a entrada 65 até a saída 75 do dispositivo injetor, com a garganta 30 e baioneta passante 40 posicionadas entre a entrada e saída. De forma particular a distância entre a entrada 65 e a baioneta 40 é a mesma que entre a baioneta 40 e a saída 75.
[0029] Um aspecto importante do desempenho do injetor 10 da invenção, contendo a baioneta passante, que atravessa toda a seção transversal do fluxo de fluido na garganta 30, é que ele apresenta um balanço vantajoso entre a diminuição de recirculação e boa misturação à sua jusante, aspectos que permitem maior controle do processo de polimerização.
[0030] De maneira particular as dimensões das partes constituintes do injetor 10 da invenção, sem excluir quaisquer outras, são: - extensão linear da constrição 20: 50 a 500 mm, preferencialmente 70 a 250 mm; - diâmetro externo da baioneta 40: 6 a 20 mm, preferencialmente 8 mm; - extensão linear da garganta 30: 6 a 20mm, preferencialmente 8 mm; - diâmetro interno da baioneta 40: 0,5 a 5 mm, preferencialmente 0,8 a 3,2 mm; - diâmetro da garganta 30: 20 a 200 mm, preferencialmente 30 a 75 mm; - diâmetro da entrada 65 e da saída 75: 30 a 200 mm (correspondente ao diâmetro do tubo do reator, preferencialmente o mesmo diâmetro a montante e a jusante do dispositivo de injeção 10); - distância entre a entrada 65 e a garganta 30: 25-250 mm, sendo preferencialmente a mesma distância entre a garganta 30 e a saída 75 .
[0031] De maneira particular o dispositivo injetor da invenção obedece a equação Cvtotai + 0,0165Rtotai < 0,1 que representa um compromisso vantajoso entre a boa homogeneização e baixa recirculação do fluido de processo após a injeção de iniciador, sendo Cvtotal o índice de mistura e Rtotal o índice de recirculação.
ÍNDICE DE MISTURA
[0032] O índice de mistura é um parâmetro conhecido na arte, por exemplo tal como definido por Olujic et al. em “Effect of the initial gas distribution on the pressure drop of structure packings”, publicado em Chemical Engineering and Processing 43 (2004) 465-476.
[0033] O coeficiente de variação Cv, é utilizado para quantificar o grau de misturação a jusante do dispositivo 10 da invenção. É uma medida que caracteriza a distribuição da fração mássica do iniciador em planos transversais ao escoamento.
[0034] Para uma seção transversal, é definido como:
Figure img0001
onde
Figure img0002
em que At é a área total da seção transversal, Ai é a área de uma célula, xi é a fração mássica numa célula, é a fração mássica média global e N é o número total de células. Ver representação abaixo.
Figure img0003
[0035] Assim foi avaliada a variação Cv através da integral de Cv ao longo dos planos após o dispositivo injetor medido até a distância onde a mistura já está substancialmente homogeneizada (Cvtotal, ou índice de mistura).
[0036] Quanto maior a proximidade do índice de mistura Cvtotal a zero, maior a uniformidade na mistura. Ou, em sentido contrário, quanto maior Cvtotal, pior a homogeneidade da mistura.
ÍNDICE DE RECIRCULAÇÃO
[0037] Define-se recirculação como a razão entre vazão no sentido contrário ao fluxo principal e a vazão no fluxo principal (Vitor Dal Bó Abella, “Estudo de aspectos geométricos de injetor de iniciador na producção de PE BD em CFD”, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Escola de Engenharia, Departamento de Engenharia Química, ENG07053, Trabalho de Diplomação em Engenharia Química, 09 de dezembro de 2014, página 16).
[0038] A fim de estimar o grau de recirculação, utilizou-se um parâmetro R, medido ao longo dos planos transversais ao escoamento, definido como:
Figure img0004
onde vx é a componente da velocidade na direção principal do escoamento.
[0039] Desta forma, onde houver escoamento na direção contrária à direção principal do escoamento, o valor de R será igual a 1. Caso não haja, o valor de R será igual a 0. Assim, foi avaliada a área ocupada pela recirculação em cada plano através da integração de R (Rtotal, ou índice de recirculação)na área do plano. Quanto maior o índice de recirculação Rtotal, maior a extensão do reator ocupada com recirculações.
[0040] Como sabe um técnico no assunto, os valores de Cv e R são grandezas passíveis de serem utilizadas em CFD (Computational Fluid Dynamics), cuja aplicação aos processos químicos fornece ferramentas adequadas para o melhor entendimento dos fenômenos de turbulência e fluxo.
[0041] Dentro de outro aspecto, a invenção refere-se a um reator tubular para polimerização contínua de olefinas, particularmente voltado a polietileno de baixa densidade, caracterizado por compreender um ou mais dispositivos de injeção de iniciador tal como descritos mais atrás.
[0042] Dentro de mais um aspecto, a presente invenção refere-se ao processo de produção de PEBD que utiliza o referido dispositivo, uma polimerização por radicais livres, onde iniciador é injetado em um ou mais pontos de um reator tubular onde transita um fluido de processo, total ou parcialmente composto de etileno, que é convertido em polímero através de uma reação altamente exotérmica em condições típicas de pressão entre 1000 a 4000 bar e temperatura entre 100 e 400oC, em condições de fluxo turbulento e caracterizada por compreender uma ou mais etapas de injeção de iniciador a um reator tubular utilizando dispositivo(s) de injeção de iniciador tal como descritos mais atrás.
EXEMPLOS
[0043] São dados a seguir exemplos de realização da invenção, a título meramente ilustrativo, sem impor quaisquer limitações ao escopo da invenção além daquelas contidas nas reivindicações apresentadas mais adiante.
Condições operacionais e hipóteses adotadas
[0044] Para simulação do escoamento, assumiu-se que a fase contínua é composta somente por eteno e que a solução de iniciador é composta somente por seu solvente isododecano. O escoamento foi considerado isotérmico e incompressível, ou seja, a massa específica e a viscosidade de cada fluido foram constantes ao longo de toda simulação. Não há mudança de fase nem reações químicas.
[0045] Nos exemplos a seguir, as simulações CFD foram realizadas utilizando o software ANSYS Fluent® versão 14.5. A malha computacional foi gerada usando malhador ANSYS Meshing®. Inicialmente foi discretizada a geometria a ser simulada em um numero finito de elementos através da geração da malha usando-se malhas predominantemente hexaédricas. A malha foi refinada nas regiões de parede e na região de injeção de iniciador.
[0046] Cvtotal, ou índice de mistura que corresponde à variação Cv através da integral de Cv ao longo dos planos após o dispositivo injetor foi medido até a distância de 100x o diâmetro da tubulação.
[0047] O software utilizado para geração da geometria foi o ANSYS DesignModeler®.
[0048] Foi utilizado para a solução numérica das equações de transporte o software de simulação ANSYS Fluent®, versão 14.5, o qual resolve as equações de transporte (conservação de massa, quantidade de movimento, espécies, etc) através do método de volumes finitos.
[0049] Esquemas de discretização espacial de segunda ordem (Second Order Upwind) foram selecionados para os termos convectivos das equações de momentum, energia cinética turbulenta e dissipação turbulenta de energia, conforme boas práticas de simulações de CFD (MALISKA, Clovis R. Transferência de calor e mecânica dos fluidos computacional. 2a. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004.).
[0050] O escoamento foi considerado incompressível, e não foi considerado haver mudança de fase ou reações químicas.
[0051] Para a modelagem da turbulência, utilizou-se a abordagem RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations), na qual as variáveis são decompostas utilizando a média de Reynolds.
[0052] A abordagem multicomponente foi utilizada para modelar a distribuição dos iniciadores no reator.
[0053] Na abordagem multicomponente, as espécies iniciador e eteno são misturadas a nível molecular e equações de conservação são resolvidas para cada uma das espécies. Nesta abordagem, a massa específica e a viscosidade da mistura são calculadas localmente como função da composição.
[0054] As variáveis de saída analisadas para cada exemplo foram a recirculação, relacionada com a formação de vórtices e contra fluxos no escoamento, e a mistura entre eteno e iniciador. A recirculação foi avaliada através do perfil de velocidades e dos índices de recirculação. A mistura foi avaliada através do perfil de concentrações de iniciador ao longo do reator e do índice de mistura por plano e integral. Os resultados da simulação foram tratados estatisticamente, de forma a se poder observar e medir o grau de dispersão do iniciador ao longo do reator. Foram usados critérios tradicionais de análise de dispersão em relação a uma média. Para este tratamento, o software ModeFrontier®, da empresa ESTECO, foi usado, o que permitiu a obtenção de informações sobre a influência de cada um dos parâmetros de entrada na eficiência do processo de mistura e na existência de recirculações.
[0055] A tabela I abaixo resume os dados dos exemplos abaixo, quais sejam, exemplo 1, exemplo comparativo 1, exemplo 2 e exemplo comparativo 2. A numeração utilizada nas figuras 1 e 2, repetida em qualquer das demais figuras, expressa indicação equivalente. TABELA I
Figure img0005
EXEMPLO 1 - geometria do injetor conforme estado da técnica.
[0056] Para a realização deste exemplo foram adotados os parâmetros da coluna 1 da tabela I, ilustrados nas figuras 3 e 4, em que 100 indica a tubulação de injeção de iniciador e 500 o ponto de injeção de iniciador.
[0057] Os resultados obtidos para Cv total e Rtotal foram 0,184916 e 0,000389 respectivamente.
[0058] A geometria do Exemplo 1 não apresenta um balanço adequado entre mistura e recirculação. Pela equação proposta o Exemplo 1 apresentou:
[0059] Cvtotal + 0,0165Rtotal = 0,1849224. A geometria do exemplo 1 apresenta mistura pobre dos componentes e uma baixa recirculação.
EXEMPLO COMPARATIVO 1: exemplo 1 versus geometria de um injetor da invenção.
[0060] Para o Exemplo comparativo 1 foram utilizados os parâmetros da 2a coluna da tabela I, figuras 7 e 8.
[0061] Neste exemplo foi utilizado como comparação a geometria objeto da invenção (figuras 7 e 8) cuja constrição 20 é dotada de uma baioneta passante tubular 40 transversal a todo o diâmetro da garganta 30, e tal baioneta passante 40 tendo um orifício de injeção 50 no ponto médio do diâmetro da garganta 30 da constrição 20, voltado à jusante.
[0062] Os valores de Cv total e Rtotal foram 0,088593 e 0,072071 respectivamente. A geometria do exemplo comparativo apresenta uma mistura melhorada dos componentes quando comparada com a geometria do exemplo 1.
[0063] Pela equação proposta o Exemplo comparativo 1 obtém-se: CVtotal + 0,0165Rtotal = 0,0897823.
[0064] Ao substituir a geometria do exemplo 1 pela geometria do exemplo comparativo 1, objeto da invenção, temos um aumento no balanço entre mistura e recirculações evitando zonas localizadas de concentração elevada de iniciador dentro o fluxo de fluido de processo, a geração de incrustrações e géis obtendo-se assim um processo de produção sem descontroles de reação.
EXEMPLO 2 - geometria do injetor conforme estado da técnica.
[0065] Para a realização deste exemplo foram adotados os parâmetros da 3a coluna da tabela I, conforme as figuras 5 e 6, em que 100 indica a tubulação de injeção de iniciador e 500 o ponto de injeção de iniciador.
[0066] Os resultados de Cvtotal e Rtotal foram 0,003747 e 10,287774 respectivamente. Pela equação proposta o Exemplo 2 apresenta um Cvtotal + 0,0165Rtotal =0,1734951
[0067] A geometria do Exemplo 2 não apresenta um balanço adequado entre mistura e recirculação. Esta geometria apresenta boa mistura dos componentes e uma pobre recirculação.
EXEMPLO COMPARATIVO 2: exemplo 2 versus geometria de um injetor da invenção, com parâmetros da 4a coluna da tabela I, figuras 1 e 2.
[0068] Neste exemplo foi utilizada a geometria objeto da invenção cuja constrição 20 dotada de uma baioneta passante tubular 40 transversal a todo o diâmetro da garganta 30, e tal baioneta passante 40 tendo ao menos um orifício de injeção 50 no ponto médio do diâmetro da garganta 30 da constrição 20.
[0069] Os resultados de Cv total e Rtotal foram 0,015512 e 4,508572 respectivamente. A geometria do exemplo comparativo 2 apresenta uma mistura melhorada dos componentes quando comparada com a geometria do Exemplo 2.
[0070] Pela equação proposta o Exemplo comparativo 2 tem um CVtotal + 0,0165Rtotal = 0,0899033.
[0071] Ao substituir a geometria do exemplo 2 pela geometria do exemplo comparativo 2, objeto da invenção, temos um aumento no balanço entre mistura e recirculações evitando zonas localizadas de concentração elevada de iniciador dentro o fluxo de fluido de processo, a geração de incrustrações e géis obtendo-se assim um processo de produção sem descontroles de reação.
[0072] O homem da técnica saberá prontamente avaliar as vantagens da invenção, por meio dos ensinamentos contidos no texto e nos exemplos apresentados, podendo propor variações e alternativas equivalentes de realização não expressamente descritos sem fugir do escopo da invenção, conforme definido nas reivindicações anexas.

Claims (9)

1. Dispositivo (10) injetor de iniciador de polimerização em reator tubular, caracterizado pelo fato de que compreende uma constrição (20) ao fluxo do fluido de processo, dita constrição (20) dotada de uma garganta (30) no ponto seu médio, dita constrição (20) dotada de uma baioneta passante tubular (40) transversal a todo o diâmetro da garganta (30), e tal baioneta passante (40) tendo ao menos um orifício de injeção (50) ao longo da garganta (30) da constrição (20).
2. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ao menos um orifício de injeção (50) ao longo da garganta (30) é escolhido entre as seguintes realizações: um único orifício no ponto médio ou nas proximidades do ponto médio; dois orifícios afastados de forma simétrica ou aproximadamente simétrica do ponto médio; dois ou mais orifícios nas proximidades do ponto médio; qualquer número de orifícios, com espalhamento simétrico ou não simétrico, nas proximidades do ponto médio.
3. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ao menos um orifício de injeção (50) é orientado para a jusante do fluxo do fluido de processo.
4. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que se situa entre uma porção de tubulação (60) à sua montante, que intercepta a constrição (20) em uma entrada (75) do fluido de processo, e uma porção de tubulação (70) à sua jusante, que intercepta a constrição (20) em uma saída (75) do fluido de processo.
5. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distância entre a entrada (65) e a baioneta (40) é a mesma distância que entre a baioneta (40) e a saída (75).
6. Dispositivo (10) de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as dimensões das partes constituintes do injetor (10) são escolhidas entre uma ou mais das alternativas: - extensão linear da constrição (20): 50 a 500 mm, preferencialmente 70 a 250 mm; - diâmetro externo da baioneta (40): 6 a 20 mm, preferencialmente 8 mm; - extensão linear da garganta (30): 6 a 20mm, preferencialmente 8 mm; - diâmetro interno da baioneta (40): 0,5 a 5 mm, preferencialmente 0,8 a 3,2 mm; - diâmetro da garganta (30): 20 a 200mm, preferencialmente 30 a 75mm; - diâmetro da entrada (65) e da saída (75): 30 - 200 mm; - diâmetro do tubo do reator sendo igual para montante e jusante do dispositivo de injeção (10); - distância entre a entrada (65) e a garganta (30): 25-250 mm; - distância entre a saída (75) e a garganta (30) sendo a mesma distância entre a entrada (65) e a garganta (30).
7. Dispositivo (10) de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que obedece a equação Cvtotal + 0,0165Rtotal < 0,1.
8. Reator tubular para polimerização contínua de olefinas, caracterizado pelo fato de que compreende um ou mais dispositivos de injeção de iniciador como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.
9. Processo de produção de polímeros e copolímeros de etileno, caracterizado pelo fato de que compreende uma ou mais etapas de injeção de iniciador a um reator tubular utilizando dispositivo(s) de injeção de iniciador como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.
BR112018009563-0A 2015-12-22 2015-12-22 Dispositivo injetor de iniciador de polimerização em reator tubular, reator tubular para polimerização contínua de olefinas, e, processo de produção de polímeros e copolímeros de etileno BR112018009563B1 (pt)

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