BR112018074785B1

BR112018074785B1 - Processo de polimerização a alta pressão para formar um polímero à base de etileno, sistema de hipercompressor e sistema de reator

Info

Publication number: BR112018074785B1
Application number: BR112018074785-8A
Authority: BR
Inventors: Cornelis J F Hosman; Nhi T.Y. Dang; Otto J. Berbee; Joaquin Flores
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2022-12-27
Also published as: BR112017025573B1; EP3313895A1; KR102343644B1; US20180093295A1; CN109312006B; EP3313895B1; KR20180021066A; JP7241820B2; JP2018518573A; US20160375460A1; JP2019518843A; US10179825B2; BR112018074785A2; KR20190021331A; EP3109262A1; BR112017025573A2; US10501561B2; JP6927889B2; KR102577479B1; CN107889494A

Abstract

Trata-se de uma polimerização a alta pressão, conforme descrita no presente documento, para formar um polímero à base de etileno que compreende as etapas a seguir: polimerizar uma mistura de reação que compreende etileno, com o uso de um sistema de reator que compreende pelo menos três correntes de alimentação à base de etileno e uma configuração de reator que compreende pelo menos quatro zonas de reação, e pelo menos um dentre a) a c) a seguir é satisfeito: (a) até 100% em peso da corrente de etileno para a primeira zona é proveniente de uma reciclagem a alta pressão, e/ou até 100% em peso da última corrente de etileno para uma zona é proveniente da saída de um sistema de compressor primário; e/ou (b) até 100% em peso da corrente de etileno para a primeira zona é proveniente da saída de um sistema de compressor primário, e/ou até 100% em peso da última corrente de etileno para uma zona é proveniente de uma reciclagem de alta pressão; e/ou (c) cada uma dentre a corrente de etileno para a primeira zona e/ou a última corrente de etileno para uma zona compreende uma composição controlada; sendo que cada corrente (...).

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0001] O Polietileno de baixa densidade (LDPE) é produzido através de um processo de polimerização de radicais livres a alta pressão. A polimerização é realizada sob condições de pressão que excedem um nível de pressão de 100 Mpa (1.000 bar). Essas demandas de alta pressão operacional exigem bombas e compressores especializados de alta pressão de natureza recíproca. Um sistema de compressor secundário pode ser constituído por uma única ou por várias armações de compressor acionadas por um único ou por vários motores (elétricos). Devido à natureza recíproca de um compressor de pistão, cada cilindro produz, por volta do virabrequim, um fluxo instável e no sentido do pulso, resultando em pulsação e vibração potencial na seção de descarga do estágio de compressão. O nível de pulsação e vibração nessa seção de descarga pode ser reduzido e gerenciado através de um ou mais dentre os seguintes: a) combinar saídas de cilindro para formar uma corrente de alimentação, b) fasear as saídas de cilindro combinadas, c) formar uma linha de alimentação ou de sucção, d) formar um modo de distribuição, e selecionar as dimensões, das linhas de descarga dos cilindros de compressão individuais e dos distribuidores de descarga combinados, e) posicionar e dimensionar os orifícios nas linhas e distribuidores de descarga de compressão e outras medidas. É altamente recomendável a realização de estudos acústicos e mecânicos para identificar medidas e projetos de sistemas de sucção, de estágio intermediário e de descarga para prevenir e reduzir a pulsação e a vibração dentro e ao redor do sistema de compressão. Por exemplo, conferir as referências a seguir: E. Giacomelli et al, Proceedings of PVP 2006 (PVP2006-ICPVT11-93234), Pressure vessels and piping, 23 a 27 de julho de 2006, Vancouver, BC, Canada; and C. Maggi et al; GE Oil&Gas (GEA32031(08/2015): Enhancing the design of Hipercompressor system compressors and related LDPE plant components.

[0002] O Polietileno de baixa densidade (LDPE) é produzido em um autoclave e/ou um reator tubular a alta pressão e temperatura. As polimerizações de radicais livres a alta pressão são divulgadas nas referências a seguir: Patentes US Nos 8445606, 4135044, 7582709 e JP050534422 (Resumo). O documento no US9120880 mostra a importância da distribuição do fluxo de alimentação à base de etileno proveniente do compressor primário por meio das entradas do reator para fabricar produtos MWD estreitos e amplos a níveis elevados de conversão. A eficácia do processo e a capacidade do produto podem ser ainda mais fortalecidas pela combinação da distribuição do fluxo de alimentação à base de etileno proveniente do compressor primário com uma distribuição da composição de CTA sobre as entradas do reator. A utilização total da distribuição de etileno proveniente do compressor primário e a distribuição do CTA de composição sobre o sistema do reator, mantendo ao mesmo tempo a flexibilidade máxima do projeto do produto, necessitam do desenvolvimento de arranjos inovadores de compressores e reatores secundários com o uso de três ou mais correntes de alimentação à base de etileno para o reator. Os arranjos de compressor e reator inventivos permitem a maximização do diferencial de concentração de CTA nos fluxos de alimentação, a reversão do diferencial de concentração de CTA e o controle flexível do diferencial de concentração de CTA nos fluxos de alimentação do reator. Além disso, a invenção pode ser usada no processo de polimerização a alta pressão com rendimentos à base de etileno que podem variar de 40 a 450 KTA ou mais, enquanto reduz e evita níveis excessivos de pulsação e vibração.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0003] Em um primeiro aspecto, um processo de polimerização a alta pressão para formar um polímero à base de etileno compreende pelo menos as seguintes etapas: polimerizar uma mistura de reação que compreende etileno, com o uso de um sistema de reator que compreende pelo menos três correntes de alimentação à base de etileno e uma configuração de reator que compreende pelo menos quatro zonas de reação, e sendo que pelo menos uma das distribuições a) a c) a seguir é satisfeita: (a) até 100% em peso da corrente de alimentação à base de etileno para a primeira zona de reação é proveniente de uma reciclagem de alta pressão, e/ou até 100% em peso da última corrente de alimentação à base de etileno para uma zona de reação é proveniente da saída de um sistema de compressor primário; e/ou (b) até 100% em peso da corrente de alimentação à base de etileno para a primeira zona de reação é proveniente da saída de um sistema de compressor primário e/ou até 100% em peso da última corrente de alimentação à base de etileno para uma zona de reação é proveniente de uma reciclagem a alta pressão; e/ou (c) cada uma dentre a corrente de alimentação à base de etileno para a primeira zona de reação e/ou a última corrente de alimentação à base de etileno para uma zona de reação compreende uma composição controlada; sendo que cada corrente de alimentação à base de etileno para uma zona de reação, independentemente, recebe uma saída de dois ou mais cilindros do último estágio de compressor de um sistema de hipercompressor; sendo que a corrente de alimentação à base de etileno para a primeira zona de reação é de 20% em peso a 60% em peso da corrente de alimentação à base de etileno total para a configuração do reator; e sendo que a soma das duas últimas correntes de alimentação à base de etileno para a configuração do reator é de 20% em peso a 80% em peso das correntes de alimentação à base de etileno totais para a configuração do reator.

[0004] Em um segundo aspecto, um sistema de hipercompressor compreende pelo menos os componentes a seguir: a) pelo menos dois estágios de compressão; b) pelo menos duas linhas de saída; c) pelo menos dois fluxos de sucção separados; e d) pelo menos um estágio intermediário que compreende pelo menos dois sistemas de resfriamento de estágio intermediário separados; e) opcionalmente, pelo menos uma linha de pressão de equilíbrio entre os sistemas de resfriamento de estágio intermediário separados; f) opcionalmente, pelo menos uma linha de pressão de equilíbrio entre as linhas de saída separadas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0005] A Figura 1 é o modo de distribuição do sistema de hipercompressor para o processo de gás dianteiro (All Front Gas) (CP1). A Figura 2 é o modo de distribuição do sistema de hipercompressor para distribuição de alimentação à base de etileno 50/35/15 (CP2). A Figura 3 é o modo de distribuição do sistema de hipercompressor para distribuição de alimentação à base de etileno 50/35/15 (CP3). A Figura 4a é o modo de distribuição do sistema de hipercompressor com 10 pistões para distribuição de alimentação à base de etileno 33/33/33/0 (CP4 e CP5). A Figura 4b é o modo de distribuição do sistema de hipercompressor com 10 pistões para distribuição de alimentação à base de etileno 33/33/33/0 (IP4.1, IP4.2, IP4.3, IP5.1, IP5.2 e IP5.3). A Figura 5a é o modo de distribuição do sistema de hipercompressor com 12 pistões para distribuição de alimentação à base de etileno 33/33/33/0 (CP6 e CP7).

[0006] A Figura 5b é o modo de distribuição do sistema de hipercompressor com 12 pistões para distribuição de alimentação à base de etileno 33/33/33/0 (IP6.1, IP6.2, IP6.3, IP7.1, IP7.2 e IP7.3). A Figura 6a é o modo de distribuição do sistema de hipercompressor com 14 pistões para distribuição de alimentação à base de etileno 25/25/50/0 (CP8 e CP9). A Figura 6b é o modo de distribuição do sistema de hipercompressor com 14 pistões para distribuição de alimentação à base de etileno 25/25/50/0 (IP8.1, IP8.2, IP8.3, IP9.1, IP9.2 e IP9.3). A Figura 7a é o modo de distribuição do sistema de hipercompressor com 14 pistões para distribuição de alimentação à base de etileno 25/25/50/0 (CP10 e CP11). A Figura 7b é o modo de distribuição do sistema de hipercompressor com 14 pistões para CTA de distribuição de alimentação à base de etileno 25/25/50/0 (IP10.1, IP10.2, IP10.3, IP11.1, IP11.2 e IP11.3). A Figura 8a é o modo de distribuição do sistema de hipercompressor com 16 pistões (2x8) para distribuição de alimentação à base de etileno 25/25/50/0 (CP12 e CP13). A Figura 8b é o modo de distribuição do sistema de hipercompressor com 16 pistões (2x8) para CTA de distribuição de alimentação à base de etileno 25/25/50/0 (IP12.1, IP12.2, IP12.3, IP13.1, IP13.2 e IP13.3). A Figura 9 representa os perfis de GPC para exemplos de CP2 e CP3.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES DA INVENÇÃO

[0007] As distribuições da saída do sistema de compressor primário, o fluxo do HPR e o CTA de composição são muito importantes para a produção de polímeros com MWD estreito ou largo e propriedades reológicas associadas, como a elasticidade de fusão e G'. Os arranjos inventivos de sistemas de hipercompressor em relação aos fluxos de sucção, de estágio intermediário e de descarga ampliam e preservam a capacidade desejada do polímero MWD. Além disso, combinando-se os arranjos inventivos do compressor com um sistema inventivo para controlar a distribuição da saída do sistema de compressor primário e o fluxo proveniente da HPR, é alcançada a máxima flexibilidade e controle no MWD de polímero, entre a capacidade de MWD estreito e largo. Para cada projeto de sistema de hipercompressor, independentemente do número de cilindros no sistema de compressor geral, primeiros estágios de compressão e/ou estágio de compressão subsequente, um arranjo inventivo de compressores pode ser definido para atingir a máxima capacidade e flexibilidade na concentração de CTA sobre as correntes de alimentação do reator e, consequentemente, propriedades do polímero como MWD e reologia. Além disso, os arranjos inventivos permitem a redução e a minimização dos níveis de pulsação e vibração nas linhas de descarga combinadas no estágio intermediário e na saída do compressor, combinando-se, preferencialmente, cilindros opostos e/ou o uso de linhas de equilíbrio.

[0008] Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, a distribuição (a) é satisfeita. Em uma modalidade, a distribuição (b) é satisfeita. Em uma modalidade, a distribuição (c) é satisfeita. Em uma modalidade, as distribuições (a) e (b) são satisfeitas. Em uma modalidade, as distribuições (a) e (c) são satisfeitas. Em uma modalidade, as distribuições (b) e (c) são satisfeitas. Em uma modalidade, as distribuições (a), (b) e (c) são satisfeitas.

[0009] Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, para a distribuição (b), < 90% em peso, ou < 80% em peso, ou < 70% em peso, ou < 60% em peso da corrente de alimentação à base de etileno para a primeira zona de reação é proveniente da saída de um sistema de compressor primário, e/ou até 100% em peso da última corrente de alimentação à base de etileno para uma zona de reação é proveniente de uma reciclagem de alta pressão. Em outra modalidade, a distribuição (b) é satisfeita e, opcionalmente, a distribuição (a) é satisfeita e, opcionalmente, a distribuição (c) é satisfeita.

[0010] Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, para a distribuição (b), de 10 a 90% em peso, ou de 20 a 80% em peso, ou de 30 a 70% em peso, ou de 40 a 60% em peso; da corrente de alimentação à base de etileno para a primeira zona de reação é proveniente da saída de um sistema de compressor primário, e/ou até 100% em peso da última corrente de alimentação à base de etileno para uma zona de reação é proveniente de uma reciclagem de alta pressão. Em outra modalidade, a distribuição (b) é satisfeita e, opcionalmente, a distribuição (a) é satisfeita e, opcionalmente, a distribuição (c) é satisfeita.

[0011] Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, a configuração do reator compreende > 5, ou > 6, ou > 7, ou > 8 zonas de reação. Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, o sistema de reator compreende > 4, ou > 5, ou > 6, ou > 7 correntes de alimentação à base de etileno.

[0012] Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, a corrente de alimentação à base de etileno para a primeira zona de reação é de 20% em peso a 50% em peso, ou 20% em peso a 40% em peso, ou 30% em peso a 40% em peso da corrente de alimentação à base de etileno total para a configuração do reator.

[0013] Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, a soma das duas últimas correntes de alimentação à base de etileno na configuração de reator é de 30 a 80% em peso, ou de 40 a 80% em peso, ou de 50 a 80% em peso, ou de 60 a 70% em peso do total de fluxos de alimentação à base de etileno para a configuração do reator.

[0014] Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, a porcentagem em peso de fluxo de alimentação à base de etileno proveniente da saída do sistema de compressor primário e na alimentação para a primeira zona de reação varia com o uso da menor faixa entre i) ou ii) a seguir:

[0015] i) o fluxo de alimentação à base de etileno proveniente da saída do sistema de compressor primário é de 0% em peso a 100% em peso; ii) o fluxo de alimentação à base de etileno proveniente da saída do sistema de compressor primário é de 0% em peso até um valor determinado pela seguinte equação :

em que A = 1,25, e, adicionalmente, 1,22, ou 1,20, ou 1,18, ou 1,15, e em que X é a porcentagem da corrente de alimentação à base de etileno para a primeira zona de reação, com base na quantidade total de correntes à base de etileno para a configuração do reator, e a “conversão (em % em peso)” é a “saída de polímero dividida pelo fluxo total de alimentação para a configuração do reator”, e a purga está em % em peso.

[0016] Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, a porcentagem em peso do fluxo de alimentação à base de etileno, proveniente da saída do sistema de compressor primário, e na alimentação para as duas últimas zonas de reação, que recebe uma corrente de alimentação à base de etileno, ”varia com o uso da menor faixa entre i) ou ii) a seguir: i) o fluxo de alimentação à base de etileno proveniente da saída do sistema de compressor primário é de 0% em peso a 100% em peso; ii) o fluxo de alimentação à base de etileno proveniente da saída do sistema de compressor primário é de 0% em peso até um valor definido pela seguinte equação:

em que A = 1,25, e, adicionalmente, 1,22, ou 1,20, ou 1,18, ou 1,15, e em que Y é a porcentagem da corrente de alimentação à base de etileno para as duas últimas zonas de reação, que recebem uma alimentação à base de etileno, com base na quantidade total de correntes à base de etileno para a configuração do reator, e a conversão (em % em peso) é a “saída de polímero dividida pelo fluxo de alimentação total para a configuração do reator” e a purga está em % em peso.

[0017] Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, a porcentagem em peso do fluxo de alimentação à base de etileno, proveniente da saída do sistema de compressor primário, e na alimentação até as últimas zonas de reação, que recebem uma corrente de alimentação à base de etileno, ”varia com o uso da menor faixa entre (i) ou (ii) a seguir:

[0018] i) de 0% em peso a 100% em peso, ou

[0019] ii) de 0% em peso até um valor determinado pela seguinte equação:

, em que A = 1,25 e, adicionalmente, 1,22, ou 1,20, ou 1,18, ou 1,15, e em que W é a porcentagem da corrente de alimentação à base de etileno até a última zona de reação, que recebe uma alimentação à base de etileno, com base na quantidade total de fluxos à base de etileno para a configuração do reator, e a “conversão (em % em peso)” é a “saída de polímero dividida pelo fluxo total de alimentação para a configuração do reator ”e a purga está em % em peso.

[0020] Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, o sistema de reator compreende um sistema de hipercompressor, que compreende um lado de sucção, e uma compressão de primeiro estágio e uma compressão de segundo estágio conectada por um sistema de estágio intermediário; sendo que um fluxo de composição de CTA é fornecido, antes da primeira zona de reação, como a seguir: a) para uma linha que conduz ao lado de sucção do sistema de hipercompressor, e/ou b) para uma linha no sistema de estágio intermediário, e/ou c) para um refrigerante de alimentação, e/ou d) para um preaquecedor; sendo que, cada um dentre a) e d) está a montante da primeira zona de reação.

[0021] Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, cada corrente de alimentação à base de etileno para o reator, recebe um número par de correntes de descarga provenientes do último estágio de compressor do sistema de hipercompressor, sendo que cada fluxo de descarga é gerado a partir de um cilindro do hipercompressor sistema.

[0022] Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, o rendimento à base de etileno do sistema de hipercompressor é de 40 a 500 KTA, ou de 60 a 400 KTA, ou de 80 a 300 KTA (quilotoneladas por ano).

[0023] Em uma modalidade, para o primeiro aspecto, a mistura de reação compreende, adicionalmente, pelo menos um CTA selecionado de um aldeído, um alcano, uma cetona, um álcool, um éster, uma alfa-olefina ou uma combinação dos mesmos.

[0024] Em uma modalidade, para o segundo aspecto, a configuração do sistema de hipercompressor compreende pelo menos três sistemas de resfriamento de estágio intermediário separados, sendo que cada sistema de resfriamento de estágio intermediário compreende uma corrente de entrada e uma corrente de saída, sendo que as correntes de saída dos sistemas de resfriamento de estágio intermediário separados não são combinadas.

[0025] A invenção também fornece um sistema de reator que compreende uma configuração de reator e o sistema de hipercompressor inventivo como aqui descrito.

[0026] Em uma modalidade, para o segundo aspecto, o sistema de hipercompressor, sendo que o sistema de hipercompressor compreende um lado de sucção e um primeiro estágio de compressão e um segundo estágio de compressão conectado por um sistema de estágio intermediário, sendo que uma corrente de produção de CTA pode ser fornecida, antes da primeira zona de reação, para a) uma linha que conduz ao lado de sucção do sistema de hipercompressor e/ou b) para uma linha no sistema de estágio intermediário, e/ou c) para uma linha de saída do sistema de hipercompressor para um preaquecedor, e/ou d) para um preaquecedor; e/ou e) para uma primeira zona de reação e/ou f) para uma ou mais zonas de reação sequenciais; sendo que cada um entre de a) e d) está a montante da primeira zona de reação.

[0027] Em uma modalidade, para o segundo aspecto, o sistema de hipercompressor compreende pelo menos os seguintes componentes a) pelo menos dois estágios de compressão e b) pelo menos duas linhas de saída e c) pelo menos duas linhas de entrada; e d) pelo menos um estágio intermediário que compreende pelo menos dois sistemas de resfriamento de estágio intermediário separado e (e) opcionalmente, pelo menos uma linha de equilíbrio de pressão entre os sistemas de resfriamento de estágio intermediário separados, e f) opcionalmente, pelo menos uma linha de equilíbrio de pressão entre as linhas de saída separadas.

[0028] Em uma modalidade, para o segundo aspecto, pelo menos uma linha de saída de um sistema de hipercompressor é fornecida a duas zonas de reator diferentes por meio de uma válvula divisora.

[0029] A seguinte modalidade se aplica ao primeiro e ao segundo aspectos da invenção.

[0030] Em uma modalidade, as composições das correntes de alimentação à base de etileno que se destinam à primeira e à última zona de reação da configuração do reator, sendo que cada uma recebe uma alimentação à base de etileno, são controladas com um sistema de controle que compreende um sistema de válvula, através da qual flui a corrente de alimentação à base de etileno, para, depois, serem comprimidas e/ou entregues à respectiva zona de reação. Em outra modalidade, o sistema de válvula compreende um sistema de válvula de três vias.

[0031] Em uma modalidade, o sistema de controle compreende pelo menos uma válvula. Em uma modalidade, o sistema de controle compreende pelo menos duas válvulas.

[0032] Em uma modalidade, a válvula é uma válvula de duas vias ou uma válvula de três vias. Em uma modalidade, a válvula é uma válvula de múltiplas vias com pelo menos uma entrada e pelo menos duas saídas, ou pelo menos duas entradas e pelo menos duas saídas.

[0033] Em uma modalidade, o sistema de controle inclui pelo menos um analisador. Em uma modalidade, cada válvula do sistema de controle é conectada a pelo menos um analisador através de um circuito de realimentação.

[0034] Em uma modalidade, cada linha que fornece uma corrente de alimentação à base de etileno a uma zona de reação inclui uma válvula para controlar a quantidade da corrente de alimentação que entra na zona de reação. Em uma modalidade, uma ou mais linhas que fornecem uma corrente de alimentação à base de etileno a uma zona de reação incluem uma válvula para controlar a distribuição das correntes de alimentação à base de etileno ao longo das zonas de reação.

[0035] Em uma modalidade, o sistema de reator compreende, adicionalmente, pelo menos um analisador para detectar um componente de uma corrente da configuração do reator ou para determinar uma propriedade do polímero à base de etileno produzido pelo processo de polimerização a alta pressão. Em outra modalidade, o analisador e um sistema de válvulas do sistema de controle são conectados através de um circuito de realimentação. Em uma modalidade, o analisador é pelo menos um dentre um cromatógrafo de gás ou um espectrômetro infravermelho.

[0036] Em uma modalidade, o fluxo de alimentação à base de etileno total para a configuração do reator é de 30 a 400 toneladas por hora.

[0037] Em uma modalidade, a conversão de etileno é > 28%, ou > 29%, ou > 30%, ou > 31%, ou > 32%.

[0038] Em uma modalidade, a configuração do reator compreende pelo menos um reator tubular. Em uma modalidade, a configuração do reator compreende pelo menos um reator de autoclave.

[0039] Em uma modalidade, a configuração do reator compreende um reator de autoclave e um reator tubular.

[0040] Em uma modalidade, os fluxos à base de etileno para as sucções do sistema de hipercompressor são comprimidos separadamente e fornecidos à configuração do reator.

[0041] Em uma modalidade, as “concentrações da saída do sistema de compressor primário” nos respectivos fluxos de alimentação à base de etileno para o sistema de hipercompressor são diferentes.

[0042] Em uma modalidade, as “concentrações da saída do sistema de compressor primário” nos dois fluxos de alimentação à base de etileno para o sistema de hipercompressor são mantidas no estágio intermediário e na descarga do sistema de hipercompressor.

[0043] Em uma modalidade, as “concentrações da saída do sistema de compressor primário” nos respectivos fluxos de alimentação à base de etileno para o sistema de hipercompressor são mantidas nos fluxos de estágio intermediário e nos fluxos de descarga do sistema de hipercompressor e nos fluxos de alimentação ao reator.

[0044] Em uma modalidade, as concentrações de CTA nos fluxos de sucção à base de etileno do sistema de hipercompressor são mantidas no estágio intermediário e na descarga do hipercompressor.

[0045] Em uma modalidade, as concentrações de CTA em pelo menos dois fluxos de sucção à base de etileno do sistema de hipercompressor são mantidas no estágio intermediário e na descarga do sistema de hipercompressor.

[0046] Em uma modalidade, as concentrações de CTA nos fluxos de sucção à base de etileno do sistema de hipercompressor são mantidas nos fluxos de estágio intermediário e nos fluxos de descarga do sistema de hipercompressor e nos fluxos de alimentação à base de etileno ao reator.

[0047] Em uma modalidade, as concentrações de CTA nos fluxos de sucção à base de etileno do sistema de hipercompressor são mantidas nos fluxos de estágio intermediário e nos fluxos de descarga do sistema de hipercompressor, mas são alteradas em um ou mais fluxos de alimentação à base de etileno para o reator por meio de injeção de uma alimentação de composição de CTA.

[0048] Em uma modalidade, um fluxo de alimentação à base de etileno proveniente da descarga de um sistema de hipercompressor é distribuído ao longo de duas ou mais zonas de reação através de um dispositivo de distribuição de fluxo. Um dispositivo de distribuição de fluxo pode incluir um sistema de válvula divisora.

[0049] Em uma modalidade, o sistema de hipercompressor compreende uma ou mais linhas de equilíbrio de pressão e as linhas de equilíbrio de pressão estão localizadas no estágio intermediário e/ou na descarga do sistema de hipercompressor. Além disso, essas linhas afetam a composição dos principais fluxos de estágio intermediário e/ou descarga do compressor em menos de 5% em peso, ou menos de 3% em peso, ou menos de 2% em peso, ou menos de 1% em peso, em cada etapa de compressão com o uso das linhas de equilíbrio de pressão. Uma “linha de equilíbrio de pressão” se refere a uma linha de conexão com uma capacidade de fluxo limitada entre duas linhas principais de descarga de compressão e é usada para reduzir a pulsação de pressão nas duas principais linhas de descarga de compressão.

[0050] Em uma modalidade, a linha de equilíbrio é equipada por um dispositivo de orifício restrito.

[0051] Em uma modalidade, a pressão de entrada da primeira zona de reação é inferior ou igual a 400 MPa (4.000 bar) ou < 360 MPa (3.600 bar) ou < 320 MPa (3.200 bar) ou < 300 MPa (3.000 bar) ou < 280 MPa (2.800 bar) ou < 260 MPa (2.600 bar) ou < 240 MPa (2.400 bar) ou < 220 MPa (2.200 bar) ou < 200 MPa (2.000 bar) ou < 180 MPa (1.800 bar) ou < 160 MPa (1.600 bar).

[0052] Em uma modalidade, os fluxos de alimentação à base de etileno de sucção, de estágio intermediário e de descarga são, cada um, manipulados por linhas de fluxo único. Em uma modalidade, os fluxos à base de etileno de sucção, de estágio intermediário e de descarga são, cada um, manipulados por um sistema de linha de fluxo que compreende linhas de fluxo únicas e/ou paralelas.

[0053] Em uma modalidade, o sistema de hipercompressor tem um único estágio de compressão.

[0054] Em uma modalidade, o sistema de reator compreende um ou mais preaquecedores e/ou um ou mais refrigerantes de alimentação. Em uma modalidade, o sistema de reator compreende preaquecedores paralelos ou refrigerantes de alimentação em pelo menos um fluxo de alimentação à base de etileno para o reator.

[0055] Em uma modalidade, a invenção fornece um processo para controlar propriedades poliméricas, particularmente, propriedades reológicas, tais como elasticidade, resistência à fusão e G', através da distribuição de etileno de composição e reciclagem e/ou distribuição de CTA, enquanto mantém todas as outras condições do reator (temperaturas máximas, temperatura inicial da zona 1 e temperatura de entrada). A elasticidade de fusão, a resistência à fusão e/ou as propriedades reológicas são, cada uma, um indicador de MWD.

[0056] Em uma modalidade, a configuração do reator compreende pelo menos um reator tubular. Em uma modalidade, a configuração do reator compreende pelo menos um reator de autoclave. Em uma modalidade, a configuração do reator compreende pelo menos um reator tubular e pelo menos um reator de autoclave.

[0057] Em uma modalidade, a primeira zona de reação é uma zona de reação tubular. Em uma modalidade, cada zona de reação é uma zona de reação tubular. Em uma modalidade, a primeira zona de reação é uma zona de reação de autoclave.

[0058] Em uma modalidade, a configuração do reator compreende pelo menos um compressor primário e pelo menos um compressor intensificador. Em uma modalidade, o sistema de reator compreende 2, ou 3, ou 4, ou 5, ou 6, ou mais correntes de alimentação à base de etileno.

[0059] Em uma modalidade, a primeira e a segunda correntes de alimentação de etileno compreendem de 1 a 99% em peso (% em peso) ou 5 a 95% em peso, ou 10 a 90% em peso, ou 20 a 80% em peso, ou de 30 a 70% em peso, ou de 35 a 65% em peso, ou de 40 a 60% em peso, ou de 45 a 55% em peso, do total de etileno fornecido à polimerização do processo.

[0060] Em uma modalidade, o etileno de composição não contém um agente de transferência de cadeia diferente de um ou mais compostos residuais originários do processo de produção/fraccionamento de etileno.

[0061] Em uma modalidade, a quantidade total de CTA (fresca) de composição é apenas distribuída para a primeira zona de reação. Em uma modalidade, a quantidade total de CTA de composição é distribuída apenas para as zonas de reação diferentes da zona de reação 1, isto é, depois da mesma. Em uma modalidade, a quantidade total de CTA de composição é distribuída para todas as zonas de reação.

[0062] Em uma modalidade, o processo de polimerização opera sem “injeção” de CTA, e com apenas composto (ou compostos) de CTA impuros , como impurezas provenientes das composição de etileno, componentes de dissociação provenientes de iniciadores, solventes, componentes derivados de óleos de lubrificação.

[0063] Em uma modalidade, cada alimentação para cada zona de reação contém o mesmo sistema de CTA. Em outra modalidade, o sistema de CTA de cada alimentação contém um único CTA.

[0064] Em uma modalidade, pelo menos uma das alimentações para pelo menos uma das zonas de reação contém um sistema de CTA que é diferente de pelo menos um dos sistemas de CTA para pelo menos uma outra zona de reação. Em uma modalidade, pelo menos uma das alimentações para pelo menos uma das zonas de reação contém um sistema de CTA que é diferente de pelo menos um dos sistemas de CTA para as outras zonas de reação. Em uma modalidade, cada CTA é independentemente selecionado dentre uma olefina, um aldeído, uma cetona, um álcool, um hidrocarboneto saturado, um éter, um tiol, uma fosfina, um acetato, um amino, uma amina, uma amida, um éster, ou um isocianato.

[0065] Em uma modalidade, cada uma das condições de polimerização nas zonas de reação, independentemente, compreende uma temperatura definida inferior a 400 oC e uma pressão de entrada inferior a 1.000 MPa ou inferior a 500 MPa. Em uma modalidade, a temperatura máxima de polimerização em cada zona de reação é, independentemente, de 100 a 400 °C.

[0066] Em uma modalidade, o sistema de hipercompressor compreende pelo menos três sistemas de resfriamento de estágio intermediário separados, sendo que cada sistema de resfriamento de estágio intermediário compreende uma corrente de entrada e uma corrente de saída, sendo que as correntes de saída dos sistemas de resfriamento de estágio intermediário separados não são combinadas.

[0067] Um processo inventivo pode compreender uma combinação de duas ou mais modalidades, como aqui descrito. Um sistema de hipercompressor pode compreender uma combinação de duas ou mais modalidades, como aqui descrito.

[0068] A invenção também fornece um polímero à base de etileno feito por um processo inventivo. Em uma modalidade, o polímero à base de etileno é um homopolímero de polietileno, por exemplo, um LDPE. Em uma modalidade, o polímero à base de etileno é um interpolímero à base de etileno, ou um copolímero à base de etileno. Polímeros à base de etileno incluem homopolímero de LDPE e copolímeros de alta pressão, incluindo etileno/acetato de vinila (EVA), etileno acrilato de etila (EEA), etileno acrilato de butila (EBA), etileno de ácido acrílico (EAA), etileno silano de vinila (EVS), etileno trimetilsilano de vinila (EVTMS), e outros copolímeros feitos com comonômeros que contêm "silano", copolímeros feitos com dienos (por exemplo, ENB) ou polienos, e monóxido de carbono etilênico (ECO). Outros comonômeros são descritos em Ehrlich, P.; Mortimer, G.A.; Adv. Polymer Science; Fundamentals of Free-radical Polymerization of Ethylene; Vol. 7, pp. 386 a 448 (1970).

[0069] Em uma modalidade, o polímero à base de etileno tem uma densidade de 0,910 a 0,940, mais tipicamente, entre 0,912 e 0,940 e, ainda mais tipicamente, entre 0,915 e 0,935, gramas por centímetro cúbico (g/cc ou g/cm3) Em uma modalidade, os polímeros à base de etileno desta invenção têm um índice de fusão típico (I2) de 0,1 a 100, mais tipicamente, de 0,15 a 50 e, ainda mais tipicamente, de 0,2 a 20, gramas por 10 minutos (g/10 min) a 190 °C/2,16 kg. Em uma modalidade, os polímeros à base de etileno desta invenção têm um Mw/Mn típico de 3 a 20, ou de 3,5 a 16, ou de 4 a 14. Em uma modalidade, os polímeros à base de etileno desta invenção têm uma resistência à fusão de 0,1 a 40, ou de 0,5 a 30 centiNewtons (cN). Em uma modalidade, os polímeros à base de etileno desta invenção têm duas ou mais dessas propriedades de densidade, índice de fusão, Mw/Mn e resistência à fusão.

[0070] A invenção também fornece uma composição que compreende um polímero à base de etileno formado com o uso do processo inventivo. Em uma modalidade, a composição compreende ainda um polímero à base de propileno. Uma composição inventiva pode compreender uma combinação de duas ou mais modalidades, como aqui descrito. A invenção também fornece um artigo que compreende pelo menos um componente formado com a composição inventiva. Em uma modalidade, o artigo é uma resina de revestimento por extrusão. Em outra modalidade, o artigo é um filme. Em outra modalidade, o artigo é um material de isolamento e/ou uma camada de proteção em torno de um fio de metal. Em outra modalidade, o artigo é uma espuma. Um artigo inventivo pode compreender uma combinação de duas ou mais modalidades, como aqui descrito.

DEFINIÇÕES

[0071] Salvo indicação em contrário, implícita no contexto ou habitual na técnica, todas as partes e porcentagens são baseadas em peso e todos os métodos de teste são atuais em relação à data de depósito deste pedido.

[0072] Os termos “corrente de alimentação de etileno” ou “alimentação à base de etileno” ou “corrente de alimentação à base de etileno” ou “fluxo de alimentação de etileno”, como usados aqui, se referem a uma corrente de alimentação a uma zona de reação e que contém uma quantidade majoritária de etileno, com base na quantidade molar de todos os componentes na corrente de alimentação. Opcionalmente, um ou mais agentes de transferência de cadeia, comonômeros, outros componentes do processo (como óleo de lubrificação, solvente, etc.) e/ou impurezas (como por exemplo produtos de degradação de iniciadores) podem estar presentes na corrente de alimentação.

[0073] O termo “fluxo de alimentação à base de etileno total”, como usado aqui, se refere à soma de todos os fluxos de alimentação à base de etileno fornecidos à configuração do reator.

[0074] O termo “componentes de alimentação à base de etileno”, como usado aqui, se refere ao etileno (composição e/ou reciclado), e opcionalmente CTA (composição e/ou reciclado), solvente (composição e/ou reciclado), comonômeros (composição e/ou reciclados) e/ou outros componentes (por exemplo, incluindo, porém sem limitação, composição e/ou óleo lubrificante reciclado (ou óleos lubrificantes reciclados), antioxidante (ou antioxidantes), etano, metano e/ou produtos iniciadores de dissociação), adicionados a uma zona de reação em uma entrada para a zona de reação. Em uma modalidade, os componentes de alimentação à base de etileno compreendem: etileno (composição e/ou reciclado) e, opcionalmente, CTA (composição e/ou reciclado), solvente (composição e/ou reciclado), comonômeros (composição e/ou reciclados) e/ou outros componentes selecionados dentre: composição e/ou óleo lubrificante reciclado (ou óleos lubrificantes reciclados), antioxidante (ou antioxidantes), etano, metano e/ou produtos iniciadores de dissociação. Em outra modalidade, os componentes de alimentação à base de etileno compreendem: etileno (composição e/ou reciclado) e, opcionalmente, CTA (composição e/ou reciclado), solvente (composição e/ou reciclado), comonômeros (composição e/ou reciclados) e/ou outros componentes selecionados dentre: composição e/ou óleo lubrificante reciclado (ou óleos lubrificantes reciclados), antioxidante (ou antioxidantes), etano, metano iniciadores (por exemplo, oxigênio) e/ou produtos iniciadores de dissociação.

[0075] O termo “conversão de etileno” ou “nível de conversão de etileno”, como usado aqui, é definido abaixo pela equação:

Fluxo de alimentação à base de etileno total

[0076] O termo "polímero à base de etileno" se refere a um polímero que compreende uma quantidade majoritária de etileno polimerizado, com base no peso do polímero e, opcionalmente, pode compreender pelo menos um comonômero. O termo “copolímero à base de etileno" se refere a um copolímero que compreende uma quantidade majoritária de etileno polimerizado, com base no peso do copolímero e um comonômero como o único tipo de monômero.

[0077] O termo "processo de polimerização tubular a alta pressão", como usado aqui, se refere a um processo de polimerização de radical livre realizado em pelo menos um reator tubular a uma pressão elevada de pelo menos 100 Mpa (1.000 bar).

[0078] Os termos “corrente de entrada” ou “fluxo de entrada” ou “corrente de entrada da zona de reação” como usados aqui se referem ao fluxo total de massa ou fluxo molar total na entrada de uma zona de reação e consiste no fluxo de massa ou fluxo molar transferido da zona de reação anterior mais as correntes de alimentação opcionais à base de etileno mais, opcionalmente, a corrente de alimentação de CTA mais, opcionalmente, a corrente de alimentação de iniciador fornecida, opcionalmente sozinha ou em conjunto com outra corrente de alimentação.

[0079] Os termos “corrente lateral” ou “corrente de alimentação lateral” como usados aqui se referem à corrente de alimentação à base de etileno, corrente de alimentação do sistema CTA e/ou sistema iniciador, a zonas de reação sequenciais.

[0080] O termo "configuração de reator" como usado aqui se refere aos dispositivos usados para polimerizar e isolar um polímero. Esses dispositivos incluem, porém sem limitação, um ou mais reatores, preaquecedor (ou preaquecedores) de reator, dispositivo (ou dispositivos) de resfriamento do reator monomérico, compressor secundário (ou compressores secundários) ou sistema de hipercompressor (ou sistemas hipercompressores) e/ou compressor intensificador (ou compressores intensificadores)

[0081] O termo “configuração do reator” como usado aqui se refere a um ou mais reatores e, opcionalmente, um ou mais preaquecedores de reator, usados para polimerizar um polímero. Tais reatores incluem, porém sem limitação, reator (ou reatores) autoclave, reator tubular (ou reatores tubulares) e combinações de reatores de autoclave e tubulares.

[0082] O termo "pressão de entrada" ou "pressão de entrada do reator", como usado aqui, se refere ao nível de pressão na primeira entrada da primeira zona de reação.

[0083] O termo “preaquecedor” como usado aqui se refere à porção inicial de um reator tubular, em que o fluxo de alimentação à base de etileno descarregado do sistema de hipercompressor é aquecido até a temperatura inicial desejada.

[0084] O termo "zona de reação" como usado aqui se refere a uma zona de reator em que a reação de polimerização é iniciada ou reiniciada pela adição de radicais livres ou componentes que se dissociam e/ou geram radicais livres. Tipicamente, o meio reacional é aquecido e/ou resfriado por um meio de transferência de calor que flui através do invólucro em torno do reator. Uma zona de reação pode também começar com a adição de composição e/ou reciclado e/ou radicais livres ou componentes que se dissociam e/ou geram radicais livres.

[0085] O termo "primeira zona de reação", como usado aqui, se refere à primeira zona de reator em que a polimerização é iniciada pela adição de radicais ou componentes que se dissociam e/ou geram radicais. A primeira zona de reação termina no ponto em que há uma nova alimentação de radicais e/ou componentes que se dissociam e/ou geram radicais e, opcionalmente, etileno de composição e/ou reciclado e/ou comonômero (ou comonômeros).

[0086] O termo “pressão de entrada do sistema de hipercompressor”, como usado aqui, se refere à pressão no lado de sucção do sistema de hipercompressor.

[0087] O termo “pistão (ou pistões)” ou “cilindro (ou cilindros)” como usado aqui, se refere a um dispositivo de pressurização recíproco, dentro de um conjunto de cilindro, que comprime uma alimentação gasosa (por exemplo, uma alimentação à base de etileno) da pressão de sucção para a pressão de estágio intermediário do sistema de compressor secundário, ou da pressão de estágio intermediário até a pressão de descarga final do sistema de compressão secundária. Tipicamente, o dimensionamento de um pistão e de um conjunto de cilindro é uniforme dentro de um estágio de compressão (primeiro ou segundo) de um sistema de compressor secundário, mas difere entre o primeiro e o segundo estágios de compressão de um sistema de compressor secundário. Cada pistão está alojado dentro de um conjunto de cilindro.

[0088] O termo "pulsação" como usado aqui se refere às condições de fluxo não uniforme na descarga do pistão, causadas por uma operação de reciprocação, incluindo um enchimento e um estágio de entrega do conjunto do pistão durante cada rotação do eixo de acionamento do compressor. O padrão de fluxo não uniforme causa variação no nível de pressão no sistema de descarga e, portanto, condições de pressão flutuantes na descarga do compressor e fluxos de alimentação à base de etileno. Quando duas ou mais descargas de pistão são combinadas, deve-se tomar cuidado para garantir que os padrões de fluxo causados pelas descargas de diferentes pistões, usados para formar uma corrente de alimentação à base de etileno de estágio intermediário ou de reator, não se sobreponham na descarga combinada, minimizando, assim, as diferenças no fluxo mínimo e máximo e nas flutuações de pressão na linha de alimentação para o reator. De preferência, os padrões de fluxo são complementares (desfaseados) entre si. De preferência, os pistões, que estão alinhados com uma corrente de alimentação do reator à base de etileno, devem estar desfasados e/ou múltiplos de 2, 3 ou 4 combinações de pistão, alinhadas com a corrente de alimentação do reator à base de etileno.

[0089] O termo “vibração” como usado aqui se refere a movimento de repetição rápida no equipamento (ou equipamentos) de compressor e/ou linha de fluxo (ou linhas de fluxo) devido à pulsação de fluxo causada pela natureza recíproca do pistão (ou pistões) do compressor.

[0090] O termo “carga máxima permitida” de um sistema de compressor secundário se refere à força mecânica máxima (carga) que pode ser aplicada na armação do compressor e/ou componentes associados aos cilindros, aos pistões e aos conjuntos de eixo de conexão e acionamento. A “carga máxima permitida” é determinada pelo componente mais fraco. A carga máxima é determinada pela pressão de projeto do fabricante dos componentes, bem como pelas forças de inércia durante a operação.

[0091] O termo “carga elétrica máxima” de um sistema de compressor secundário, se refere à potência máxima que um motor elétrico, que aciona o compressor, pode fornecer em operação contínua, com base no projeto do fabricante do motor.

[0092] O termo “pressão máxima de projeto” de um sistema de compressor secundário se refere à pressão máxima que pode ser aplicada na armação do compressor e/ou componentes associados aos cilindros, aos pistões e aos conjuntos de eixo de conexão e acionamento. A “pressão máxima” é determinada pelo componente mais fraco. A pressão máxima de projeto é especificada pelo fabricante do sistema de compressor secundário.

[0093] Por exemplo, em uma modalidade, um sistema de controle de válvulas controla a razão de fluxo de uma ou duas ou mais correntes de alimentação, por exemplo, o sistema controla a distribuição da saída do sistema de compressor primário que contém etileno de composição ou etileno reciclado, ou CTA de composição, ao longo de duas ou mais correntes de alimentação para o reator. Exemplos de um sistema de controle de válvula é um sistema com duas ou mais linhas, cada uma com uma válvula de controle independente ou uma válvula de controle de múltiplas vias, distribuindo um fluxo de entrada em duas ou mais correntes de saída.

[0094] O termo “válvula de duas portas” ou “válvula de duas vias” se refere a uma válvula com uma entrada e uma saída, através da qual um fluido pode fluir em qualquer direção. O termo “válvula de múltiplas portas” ou “válvula de múltiplas vias” se refere a uma válvula com pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída e em que a soma de entradas e saídas é igual ao número de portas na válvula.

[0095] Em uma modalidade, um sistema de controle pode ser utilizado para um controle de circuito fechado, em que a razão de fluxo de saída do sistema compressor primário que contém etileno de composição e/ou etileno reciclado a alta pressão é ajustada, para se obter o MWD-alvo ou outras propriedades do produto-alvo ou variáveis de processo, como concentrações de CTA. Alternativamente, a medição da qualidade do polímero, por exemplo, resistência à fusão, elasticidade de fusão ou G 'de um analisador, pode ser utilizada pelo sistema de controle para ajustar a composição das alimentações de etileno para as zonas de reação.

[0096] Alternativamente, a razão de fluxo pode ser controlada manualmente, por exemplo, dependendo da análise do produto por um analisador de produto, por exemplo, aparelho de laboratório típico para medir a elasticidade da fusão, resistência à fusão, G', propriedade ótica, etc. /o ponto de ajuste do controlador de razão de fluxo pode ser ajustado em conformidade.

[0097] Os termos “analisador” ou “analisador on-line” ou “analisador em linha”, como usados, em relação a um processo de polimerização e/ou isolamento de polímero, se referem a um dispositivo, incorporado com uma configuração de reator, que mede a concentração de um reagente (por exemplo, um CTA) e/ou uma propriedade do polímero (por exemplo, resistência à fusão ou elasticidade do material fundido, ou outra propriedade reológica). Os exemplos incluem, porém sem limitação, aparelho de Cromatograma de Gás, aparelho detector infravermelho e equipamento de laboratório típico para medir a elasticidade da fusão, resistência à fusão, G', propriedade óptica, etc.

[0098] O termo "composição controlada", como usado aqui, em referência a uma corrente de alimentação à base de etileno, se refere à porcentagem de reciclagem de alta pressão (HPR) e saída do compressor primário, na corrente de alimentação à base de etileno para o reator, e é determinada pela distribuição dos fluxos de HPR (High Pressure Recycle) e/ou a saída do sistema de compressor primário, sendo que esses fluxos são regulados através de um sistema de controle, antes de serem fornecidos ao sistema de hipercompressor e/ou à zona de reação (ou zonas de reação). O sistema de controle é um dispositivo de restrição de fluxo e/ou dispositivo de controle de fluxo, e um sistema de controle compreende tipicamente uma ou mais válvulas de controle, válvulas de divisão e/ou válvulas de estrangulamento. A composição controlada pode variar entre os níveis mínimo e máximo da saída do sistema de compressor primário e/ou fluxo de HPR, no fluxo de alimentação à base de etileno para a primeira zona de reação, e no último fluxo de alimentação à base de etileno para uma zona de reação sequencial. Os níveis mínimo e máximo são alcançáveis sem o uso do sistema de controle.

[0099] O termo "sistema de controle", como usado aqui, em relação a um processo de polimerização, se refere a um dispositivo de restrição de fluxo e/ou dispositivo de controle de fluxo, cada um usado para controlar e/ou ajustar a composição de uma alimentação e/ou fluxo de uma alimentação para uma zona de reação. Exemplos de um sistema de controle incluem, porém sem limitação, uma ou mais válvulas de controle, válvulas de divisão e/ou válvulas de estrangulamento. Cada válvula tem pelo menos uma entrada e uma saída e inclui válvulas de uma via e de múltiplas vias (por exemplo, uma válvula de três ou quatro vias)

[0100] O "sistema de compressor primário", ou termos semelhantes, como usado aqui, se refere a um dispositivo que compreende: a) etileno de composição de entrada, e/ou b) a baixa pressão de reciclagem proveniente do sistema de compressão intensificador, e/ou c) os vazamentos de embalagem do compressor reciclado, cada um para o nível de pressão exigido no lado de entrada do sistema de hipercompressor. Essa compressão pode ocorrer em um ou vários estágios de compressão e pode ser combinada com resfriamento intermediário. O sistema de compressor primário pode consistir em armações de compressor simples ou múltiplas e pode ser potencialmente combinado com o a armação (ou armações) de compressor intensificador. Um sistema compressor primário gera um fluxo de saída. A saída é o fluxo à base de etileno proveniente do separador (ou separadores) de baixa pressão mais o fluxo de etileno de composição e vazamentos de embalagem opcionalmente recomprimidos provenientes do sistema (ou sistemas) de compressor usado na polimerização. O sistema de compressor primário pode consistir em um ou mais compressores primários. Normalmente, um sistema de compressor primário comprime um fluxo de 4 Mpa (40 bar) para a pressão de descarga de 30 Mpa (300 bar). Um sistema de compressor primário que contém uma única armação também pode ser chamado de "compressor primário".

[0101] A expressão “saída de um sistema de compressor primário” ou “saída do sistema de compressor primário” ou “a saída do sistema de compressor primário” ou “fluxo à base de etileno da saída do sistema de compressor primário” ou termos similares como aqui usado se referem ao fluxo à base de etileno do separador (ou separadores) de baixa pressão mais o fluxo de etileno de composição e vazamentos de embalagem opcionalmente recomprimidos do sistema (ou sistemas) de compressor usado na polimerização.

[0102] O termo “sistema de compressor secundário” ou “sistema de hipercompressor”, “sistema de hipercomp.", ou termos semelhantes, como aqui utilizados, se referem a um dispositivo que comprime uma corrente de alimentação; por exemplo, pelo menos um dentre: a) os componentes à base de etileno provenientes da HPR (High Pressure Recycle), e/ou b) os componentes à base de etileno, cada um proveniente do sistema de compressor Primário, cada um a uma pressão em nível necessário para alimentar o reator em sua pressão de entrada. Essa compressão pode ocorrer em um ou vários estágios de compressão e pode ser combinada com resfriamento intermediário. O sistema de hipercompressor compreende um compressor de pistão recíproco e pode consistir em armações de compressores simples ou múltiplas. Um sistema de hipercompressor que contém uma única armação também pode ser chamado de "sistema de hipercompressor".

[0103] O termo "rendimento secundário do compressor" como usado aqui se refere à quantidade líquida de componentes de alimentação, por exemplo, componentes de alimentação à base de etileno, comprimidos e fornecidos à configuração do reator. O rendimento secundário é uma função do volume de compressão e da densidade dos componentes de alimentação, por exemplo, componentes à base de etileno, no lado da sucção. As condições de pressão e temperatura no lado de sucção do compressor secundário definirão a densidade dos componentes de alimentação, por exemplo, componentes à base de etileno, a serem comprimidos.

[0104] O “sistema de compressor intensificador”, como usado aqui, é um dispositivo que compreende: a) a reciclagem de baixa pressão proveniente do LPS (separador de baixa pressão) e b) opcionalmente, os vazamentos de embalagem do compressor reciclado, cada um para o nível de pressão necessário no lado de entrada do sistema de compressor primário. Essa compressão pode ocorrer em um ou vários estágios de compressão e pode ser combinada com resfriamento intermediário. Um sistema de compressor primário pode consistir em armações de compressor simples ou múltiplas e pode ser potencialmente combinado com o a armação (ou armações) de compressor intensificador. Um sistema de compressor intensificador que contém uma única armação também pode ser chamado de "compressor intensificador". Tipicamente, um sistema de compressor intensificador comprime um fluxo, de 0,1 Mpa (1 bar) para a pressão de descarga de 4 Mpa (40 bar) ou para a pressão de alimentação do etileno de compensação.

[0105] O termo “sistema de estágio intermediário” como usado aqui se refere à saída (fluxo) dos pistões do primeiro estágio do compressor do sistema de hipercompressor, e inclui o refrigerante (ou refrigerantes) de estágio intermediário entre o primeiro e o segundo estágios de compressão do sistema de hipercompressor. O sistema de estágio intermediário transfere a descarga (ou descargas) do primeiro estágio de compressão para a sucção (ou sucções) de um segundo estágio de compressão ou proveniente de descargas de um estágio de compressão adicional para a sucção (ou sucções) de um estágio de compressão subsequente.

[0106] O termo “refrigerante (ou refrigerantes) de estágio intermediário", como usado aqui, se refere aos refrigerantes usados para resfriar o fluxo de descarga dos pistões de um estágio de compressão do sistema de hipercompressor antes de mais compressão.

[0107] O termo “fluxo de sucção à base de etileno do hipercompressor” se refere a um fluxo à base de etileno com uma determinada composição da saída do compressor primário, que compreende etileno de composição e, opcionalmente, CTA de composição. Existem pelo menos dois fluxos de sucção do sistema de hipercompressor que alimenta os lados de entrada do sistema de hipercompressor, em que cada lado de entrada alimenta pelo menos dois cilindros no primeiro estágio de compressão.

[0108] A frase “dois fluxos de sucção separados” se refere a dois fluxos de compressor à base de etileno, cada um com a mesma composição ou com uma composição diferente.

[0109] O termo “descarga do sistema de hipercompressor” se refere ao lado de saída do sistema de hipercompressor após a etapa final de compressão. O lado de saída do sistema de hipercompressor consiste em pelo menos dois fluxos de alimentação do reator à base de etileno, sendo que cada um é proveniente de pelo menos 2 cilindros que operam no estágio final de compressão.

[0110] O termo “corrente de descarga” ou “fluxo de descarga” como usado aqui se refere à corrente que é proveniente da descarga de um compressor (por exemplo, um compressor secundário).

[0111] O termo “composição” ou “fresco”, como usado aqui, em referência a um componente de alimentação à base de etileno (isto é, “etileno de composição”, “CTA de composição”), se refere ao reagente fornecido a partir de uma fonte externa (ou fontes externas), e não fornecido internamente a partir de uma fonte reciclada (ou fontes recicladas). Por exemplo, em uma modalidade, o etileno de composição é utilizado como “etileno de composição” necessário para compensar o etileno consumido pela polimerização e/ou perdido através, por exemplo, da remoção do etileno de processo e do etileno residual no polímero.

[0112] O termo “reciclado”, quando usado aqui, em referência a um reagente (isto é, “etileno reciclado”, “CTA reciclado”), se refere a reagente não reagido separado do polímero no separador (ou separadores) de alta pressão e/ou separador (ou separadores) de baixa pressão e devolvido/comprimido ao reator.

[0113] O termo “reciclagem a alta pressão”, como aqui utilizado, se refere a reagentes não reagidos, como etileno, CTA, impurezas provenientes da corrente de entrada, componentes de dissociação provenientes de iniciadores, solventes, separados na descarga gasosa do separador (ou separadores) de alta pressão. Normalmente, um fluxo de purga é retirado do HPR para impedir o acúmulo de componentes inertes e/ou de baixa reatividade no processo de polimerização.

[0114] O termo "reciclagem a baixa pressão", como aqui utilizado, se refere a reagentes não reagidos, como etileno, CTA, impurezas provenientes do fluxo de entrada, iniciadores provenientes de componentes dissociados, solventes, separados na descarga gasosa do separador (ou separadores) de baixa pressão.

[0115] Os termos “alimentação” ou “fluxo de alimentação”, como usados aqui, se referem a componentes de composição e/ou reciclados (por exemplo, etileno, iniciador, CTA e/ou solvente) adicionados a uma zona de reação em uma entrada.

[0116] O termo "fração molar" como usado aqui se refere à razão molar de um componente em uma mistura para o total de mols dos componentes da mistura. A fração molar pode ser determinada pelo cálculo das razões de quantidades molares ou fluxos molares.

[0117] O termo “fração de peso” como usado aqui se refere à razão de peso de um componente em uma mistura para a quantidade total dos componentes da mistura.

[0118] A frase “fração de peso do etileno de composição fornecido à primeira zona de reação (FE1)”, como usado aqui, se refere à quantidade de etileno de alimentação fornecido (através de uma corrente frontal) à primeira zona de reação, dividido pelo quantidade de etileno mais comonômero (ou comonômeros) opcional mais CTA (ou CTAs) opcional fornecido (através de uma corrente frontal) à primeira zona de reação.

[0119] A expressão “fração de peso de etileno de composição fornecida à enésima zona de reação (FEn)”, como usado aqui, se refere à quantidade de etileno de composição fornecido (através de uma corrente lateral) à enésima zona de reação dividida pela quantidade de etileno mais comonômero (ou comonômeros) opcional mais CTA (ou CTAs) opcional fornecido (através de uma corrente lateral) à enésima zona de reação.

[0120] A expressão “alimentação i” como usado aqui se refere à quantidade de fluxo de alimentação à base de etileno da saída do sistema de compressor primário fornecida à zona de reação i, dividida pela quantidade total de alimentação à base de etileno enviada para a zona de reação i.

[0121] A expressão "soma dos dois últimos fluxos de alimentação à base de etileno", como usado aqui, se refere à quantidade total dos dois últimos fluxos de alimentação à base de etileno para o reator. Por exemplo, na configuração do reator 25/25/50/0, que indica três fluxos de alimentação à base de etileno de 25% em peso, 25% em peso e 50% em peso, a soma dos dois últimos fluxos de alimentação à base de etileno é 25% em peso + 50% em peso = 75% em peso. O termo “sistema de CTA” inclui um único CTA, ou uma mistura de CTAs, adicionado ao processo de polimerização, tipicamente para controlar o índice de fusão. Um sistema de CTA inclui um componente capaz de transferir um átomo de hidrogênio para uma molécula de polímero em crescimento que contém um radical, através do qual um radical é formado na molécula de CTA, que pode então iniciar uma nova cadeia de polímero. O CTA também é conhecido como telógeno ou telômero. Os termos “atividade de CTA” ou “coeficiente de atividade de transferência de cadeia (valor Cs)”, como usados aqui, se referem à razão entre a “taxa de transferência de cadeia” e a “taxa de propagação de etileno”. Conferir as referências de Mortimer fornecidas na seção experimental abaixo. Os termos “Z1/Zi”, como usados aqui, são determinados como a seguir. A “concentração molar da zona do reator de um CTAj em uma zona do reator i ([CTA]ji)” é definida como a “quantidade molar total do CTA fornecido (excluindo uma transferência de uma zona de reação anterior) em zonas do reator k = 1 para k = i ”dividido pela“ quantidade molar total de etileno fornecido (excluindo transferências de uma zona de reação anterior) nas zonas do reator 1 a i” (i > 1). O cálculo exemplificativo de Z1/Zi é mostrado na Tabela 2. Essa relação é mostrada abaixo na Equação AC.

Na Equação AC, j > 1, é a “quantidade de mols da j-ésima composição de CTA injetada na k-ésima zona de reator (em que k = 1 para i)” e é a “quantidade de mols de composição de etileno injetada na k-ésima zona de reator (em que k = 1 para i)”.

[0122] A “atividade de transferência de um CTA (sistema) em uma zona de reator I (Zi)” é definida como a “soma da concentração molar da zona do reator de cada CTA na zona do reator” multiplicada por sua constante de atividade de transferência de cadeia (Cs) - conferir a Equação BC. A constante de atividade de transferência de cadeia (Cs) é a razão entre as taxas de reação Ks/Kp, em uma pressão de referência (1.360 atm) e uma temperatura de referência (130 °C). Essa relação é mostrada abaixo na Equação BC, em que ncompi é o número total de CTA na zona do reator i. Observa-se que i > 1 e ncompi > 1.

[0123] O termo “FE1/FEi”, como usado aqui, se refere à zona de reação n, a razão da “fração de peso do etileno de composição fornecido à primeira zona de reação (RZ1)” para a “fração de peso de etileno de composição fornecido à zona de reação n (Zi)” (i> 1). O cálculo exemplificativo de FE1/FEi é mostrado na Tabela 2. O termo “condições de alimentação” como usado aqui se refere aos fluxos em mols (ou peso) dos componentes fornecidos ao reator, por exemplo, etileno, CTA, iniciadores e/ou comonômero (ou comonômero).

EXPERIMENTOS

[0124] Sistemas de CTA para polimerização. Sistemas de CTA potenciais para a operação inventiva:

[0125] A Tabela 1 contém exemplos de CTAs elevados (propionaldeído), médio s(propileno) e baixos (isobutano). Mais candidatos de CTA podem ser encontrados nas referências Mortimer. Tipicamente, o nível de conversão de CTA no reator é uma função da atividade de CTA e do nível de conversão de etileno. Tipicamente, o consumo de CTA molar no reator é uma função do índice de fusão do produto e das condições do reator e não é influenciado pela atividade do CTA; no entanto, o nível de CTA necessário no reator é uma função da atividade de CTA e será maior para CTAs de baixa atividade e menor para CTAs de alta atividade, resultando em baixo nível de conversão para CTA de baixa atividade e um alto nível de conversão para CTA de alta atividade. Como consequência, o fluxo de composição de CTA tem mais impacto na distribuição da concentração de CTA no caso de um CTA elevado versus um impacto baixo no caso de CTA de baixa atividade. TABELA 1: CONSTANTES CINÉTICAS PARA CTAS SELECIONADOS

[0126] O propileno adjacente à sua funcionalidade de CTA também age como um comonômero, resultando em ramificações metílicas adicionais. Essas ramificações metílicas adicionais irão tipicamente baixar a densidade do polímero em 0,001 a 0,004 g/cm3. Além disso, a atividade de comonômero aumentará o nível geral de consumo por passagem do reator, através do qual mais propileno deve ser adicionado para compensar o consumo, assim como CTA e comonômero. Referências: General: G. Luft, Chem.-Ing.-Tech., Hochdruck-Poliaethylen, vol. 51 (1979) Nr. 10, páginas 960 a 969. Peroxide efficiency: T. van der Molen et al., Ing. Chim. Ital, “Light-off” temperature and consumption of 16 initiators in LDPE production, Vol. 18, N. 1-2, fev 1982, páginas 7 a 15. A atividade de transferência de cadeia e os dados do esquema de reatividade de comonômero são descritos a seguir: P. Ehrlich, G.A. Mortimer, Fundamentals of the free radical polymerization of ethylene, Adv. Polymer Sei., Vol 7, 386 a 448 (1970); G. Mortimer, Journal of Polymer Science: Part A-1; Chain transfer in ethylene polymerization; Vol. 4, p 881 a 900 (1966); G. Mortimer, Journal of Polymer Science: Parte A-1, Chain transfer in ethylene polymerization. Part IV Additional study at 1360 atm and 130°C; Vol. 8, p1513 a 1523 (1970); G. Mortimer, Journal of Polymer Science: Part A-1, Chain transfer in ethylene polymerization. Part V. The effect of temperature; Vol. 8, p1.535 a 1.542 (1970); G. Mortimer, Journal of Polymer Science: Parte A-1, Chain transfer in ethylene polymerization Part V. The effect of pressure, Vol. 8, p1.543 a 1.548 (1970); e G. Mortimer, Journal of Polymer Science: Part A-1, Chain transfer in ethylene polymerization VII. Very reactive and depletable transfer agents, vol 10, pp. 163 a 168 (1972). Conferir o modelo de simulação de LDPE em S. Goto et al., Journal of Applied Polymer Science: Applied Polymer Symposium, 36, 21 a 40, 1981 (Title: Computer model for commercial high pressure polyethylene reactor based on elementary reaction rates obtained experimentally).

[0127] Diagrama de fluxo do processo usado em CP1 (polimerização simulada) - A Figura 1 (CP1) mostra o esquema de fluxo em que o fluxo total de alimentação à base de etileno é distribuído apenas para a primeira zona de reação. O fluxo de reciclagem de alta pressão (HPR) (linha 1) é misturado com a reciclagem combinada de baixa pressão e o etileno de composição (linha 2) para formação (linha 6), que é enviado para a sucção do sistema de hipercompressor. O fluxo de descarga do sistema de hipercompressor (linha 11) é enviado para a primeira zona de reação do reator. O CTA de composição é adicionado ao processo na sucção do sistema de hipercompressor e pode ser fornecido opcionalmente na interseção entre o primeiro e o segundo estágio ou na descarga do sistema de hipercompressor.

[0128] Diagrama de fluxo de processo usado em CP2 (Figura 2) - A Figura 2 (CP2) mostra o esquema de fluxo do processo de polimerização a alta pressão com um reator tubular usado para produzir CP2 do Exemplo Comparativo. A corrente (1), composição de etileno, é comprimida junto com a saída do sistema de compressão intensificador pelo sistema de compressor primário, resultando no fluxo (3). A corrente (3) é fornecida juntamente com o etileno adicional proveniente da corrente de reciclagem de alta pressão (19) através da linha 5 para a seção do sistema de hipercompressor que alimenta o lado (8) do reator. A seção do sistema de hipercompressor que alimenta a corrente frontal (9) recebe alimentação de etileno através da linha (19) e (5) a partir da corrente de reciclagem de alta pressão (19). A linha (6) e a linha (7) representam cada linha separada para fornecer CTA separadamente À linha (4) e/ou à linha (5) respectivamente. Informações sobre o sistema de reator podem ser encontradas abaixo. No reator, a polimerização é iniciada com o auxílio de sistemas de iniciação de radicais livres, injetados e/ou ativados na entrada de cada zona de reação. A temperatura máxima em cada zona de reação é controlada em um determinado ponto regulando-se a concentração e/ou a quantidade de alimentação do sistema de inicialização no início de cada zona de reação. Depois de terminar a reação, mediante a aplicação de várias etapas de resfriamento, a mistura de reação é despressurizada e/ou resfriada (10) em uma etapa separada.

[0129] Esquema de fluxo de processo usado para CP3 - A Figura 3 mostra o esquema de fluxo do processo de polimerização de alta pressão com um reator tubular, usado para produzir corrente CP3 (1), e a composição de etileno é comprimida juntamente com a saída do sistema de compressão intensificador, pelo sistema do compressor primário, resultando no fluxo (2) e (3). A corrente (3) é combinada com a corrente de reciclagem de alta pressão (19) e fornecida através da linha (5) à parte do hipercompressor que alimenta a frente (9) do reator. A seção do sistema de hipercompressor que alimenta a corrente lateral (8) recebe alimentação de etileno através da linha (4). A linha (4) recebe alimentação de etileno da linha (18). O CTA é fornecido através da linha (23). A linha 22 é uma linha opcional para alimentar um componente de CTA, mas não foi usada nesse exemplo. O sistema de hipercompressor pressuriza as correntes de alimentação de etileno a um nível suficiente para alimentar o reator tubular de alta pressão (reator). No reator, a polimerização é iniciada com o auxílio de sistemas de iniciação de radicais livres, injetados e/ou ativados na entrada de cada zona de reação. A temperatura máxima em cada zona de reação é controlada em um determinado ponto regulando-se a concentração e/ou a quantidade de alimentação do sistema de inicialização no início de cada zona de reação. Depois de terminar a reação, mediante a aplicação de várias etapas de resfriamento, a mistura de reação é despressurizada e/ou resfriada (10) em uma etapa separada.

[0130] Diagrama de fluxo de processo usado para CP4 e CP5 (Figura 4a) - A Figura 4a (CP4, CP5) mostra o esquema de fluxo com três distribuições de alimentação do reator à base de etileno (33/33/33/0). O sistema de hipercompressor tem dez cilindros, dos quais quatro cilindros estão instalados no primeiro estágio e seis cilindros estão no segundo estágio. As linhas de sucção 5 e 7 e as linhas de estágio intermediário 8 e 10 tratam, cada uma, de 50% do fluxo total à base de etileno, enquanto as linhas de alimentação de descarga ou de reator 11, 12 e 13 tratam, cada uma, de 1/3 ou 33% do fluxo com base em etileno total. Opcionalmente, as linhas de equilíbrio de pressão (b1, b2 ou b3) podem ser instaladas para reduzir a pressão e/ou a pulsação de fluxo nas linhas 8, 10, 11, 12 ou 13. As linhas 8 e 10 mostram as linhas de estágio intermediário do sistema de hipercompressor com refrigerantes de estágio intermediário. O fluxo de HPR (linha 1) com alta concentração de CTA é combinado com o LPR e o etileno de compensação (linha 2) com baixa concentração de CTA para produzir a linha 6. O CTA de composição pode ser adicionado em diferentes locais, por exemplo, através de CTA1, CTA2, CTA4 e/ou CTA3. Nessa configuração, o nível de CTA nas alimentações do reator só pode ser influenciado pela quantidade de alimentação CTA de composição por local de alimentação.

[0131] Diagrama de fluxo de processo usado para IP4.1, IP4.2, IP4.3, IP5.1, IP5.2 e IP5.3 (Figura 4b) - A Figura 4b (IP4.1, IP4.2, IP4.3, IP5. 1, IP5.2 e IP5.3) mostra o esquema de fluxo com distribuição de alimentação de reator à base de três etilenos (33/33/33/0). O sistema de hipercompressor tem dez cilindros dos quais quatro cilindros estão instalados no primeiro estágio e seis cilindros estão no segundo estágio. As linhas de sucção 5 e 7 e as linhas de estágio intermediário 8 e 10 tratam, cada uma, de 50% do fluxo total à base de etileno, enquanto as linhas de alimentação de descarga ou de reator 11, 12 e 13 tratam, cada uma, de 1/3 ou 33% do fluxo com base em etileno total. Opcionalmente, linhas de equilíbrio (b1, b2 ou b3) podem ser instaladas para reduzir a pressão e/ou a pulsação de fluxo nas linhas 8, 10, 11, 12 ou 13. As linhas 8 e 10 mostram as linhas de estágio intermediário do sistema de hipercompressor com refrigerantes de estágio intermediário.

[0132] Descrição sem sistema de controle de distribuição (Figura 4b) 1a, 1b, 2a, 2b, CV1, CV2, CV3 e CV4. O fluxo de HPR com alta concentração de CTA (linha 1 e 1a) é enviado principalmente para a sucção do sistema de hipercompressor através da linha 5. O fluxo restante de HPR (linha 6) é combinado com o fluxo de LPR/etileno de composição (baixa concentração de CTA, linha 2 e 2a) e enviado para a sucção do sistema de hipercompressor através da linha 7. O fluxo de descarga da linha 8 é dividido em duas correntes nas quais a linha 11 (que consiste em 33,3% da distribuição total de alimentação à base de etileno) é enviada para a primeira zona de reação. Cada um dentre os fluxos de descarga 11, 12 e 13 recebe etileno comprimido de dois cilindros. O CTA de composição pode ser adicionado na sucção do sistema de hipercompressor (CTA2 e/ou CTA3) ou fornecido diretamente à primeira zona de reação (CTA4), aumentando, assim, o nível de CTA na primeira zona de reação. Essa configuração, juntamente com a injeção de CTA através de CTA2 e/ou CTA4, é preferencial para produzir polímeros MWD estreitos.

[0133] Um sistema de controle de distribuição opcional (Figura 4b), que consiste, por exemplo, de 1b, 2b, CV1, CV2, CV3 e CV4, pode ser instalado e usado. Esse sistema permite o controle de como os fluxos à base de etileno das linhas 1 e 2 são distribuídos pelas linhas 5 e 7. CV1, CV2, CV3 e CV4 são válvulas de controle nas linhas 1a, 2b, 1b e 2a para distribuir as linhas 1 e 2 ao longo das linhas 5 e 7. Essa distribuição inversa potencial de 1 e 2 através das linhas 1b e 2b ao longo de 5 e 6 expande a capacidade de os polímeros de MWD variarem entre muitos estreitos, muito largos ou intermediários. O CTA de composição pode ser adicionado na sucção do sistema de hipercompressor (CTA2 e/ou CTA3) ou fornecido diretamente à primeira zona de reação (CTA4).

[0134] Diagrama de fluxo de processo usado para CP6 e CP7 (Figura 5a) - A Figura 5a (CP6 e CP7) mostra o esquema de fluxo com distribuição de alimentação à base de três etilenos (33/33/33/0). O sistema de hipercompressor tem doze cilindros, dos quais seis cilindros estão instalados no primeiro estágio e seis cilindros estão no segundo estágio. As linhas de sucção 5, 6a e 7 e as linhas de estágio intermediário 8, 9 e 10, bem como as linhas de alimentação de descarga ou reator 11, 12 e 13, tratam, cada uma, de 1/3 ou 33% do fluxo total à base de etileno. Opcionalmente, as linhas de equilíbrio (b1, b2, b3 e ou b4) podem ser instaladas para reduzir a pressão e/ou a pulsação de fluxo nas linhas 8, 9, 10, 11, 12 ou 13. As linhas 8, 9 e 10 mostram as linhas de estágio intermediário do sistema de hipercompressor com os refrigerantes de estágio intermediário. O fluxo de HPR (linha 1) com alta concentração de CTA é combinado com o LPR e o etileno de composição (linha 2), em que a baixa a concentração de CTA deve produzir a linha 6. O CTA de composição pode ser adicionado em diferentes locais, por exemplo, através de CTA1, CTA2, CTA4 e/ou CTA3. Nessa configuração, o nível de CTA nas alimentações do reator só pode ser influenciado pela quantidade de alimentação de CTA de composição por local.

[0135] Diagrama de fluxo de processo usado para IP6.1, IP6.2, IP6.3, IP7.1, IP7.2 e IP7.3 (Figura 5b) - A Figura 5b (IP6.1, IP6.2, IP6.3, IP7.1, IP7.2 e IP7.3) mostra o esquema de fluxo com distribuição de alimentação do reator baseado em três etilenos (33/33/33/0). O sistema de hipercompressor tem doze cilindros, dos quais seis cilindros são instalados, cada um, no primeiro e no segundo estágios. As linhas de sucção 5, 6a e 7 e as linhas de estágio intermediário 8, 9 e 10, bem como as linhas de alimentação de descarga ou reator 11, 12 e 13, tratam, cada uma, de 1/3 ou 33% do fluxo total à base de etileno. As linhas 3 e 4 são a conexão de equilíbrio de fluxo. Opcionalmente, linhas de equilíbrio (b1, b2, b3 e/ou b4) podem ser instaladas para reduzir a pressão e/ou a pulsação de fluxo nas linhas 8, 9, 10, 11, 12 e/ou 13. As linhas 8, 9 e 10 mostram as linhas de estágio intermediário do sistema de hipercompressor com os refrigerantes de estágio intermediário. Descrição sem sistema de controle de distribuição 1a, 1b, 2a, 2b, CV1, CV2, CV3 e CV4.

[0136] O fluxo de HPR com alta concentração de CTA (linhas 1 e 1a) é primeiramente enviado para a sucção do sistema de hipercompressor pela linha 5, enquanto o fluxo de LPR/etileno de composição (baixa concentração de CTA, linhas 2 e 2a) é primariamente enviado para a sucção do sistema de hipercompressor através da linha 7. O fluxo remanescente de HPR (linha 3) é combinado com o fluxo remanescente de LPR/etileno de composição (linha 4) e enviado para a sucção do sistema de hipercompressor através da linha 6a. Cada um dentre os fluxos de descarga 11, 12 e 13 recebe etileno comprimido de dois cilindros. O CTA de composição pode ser adicionado na sucção do sistema de hipercompressor (CTA2 e/ou CTA3) ou fornecido diretamente à primeira zona de reação (CTA4), aumentando, assim, o nível de CTA na primeira zona de reação. Essa configuração em combinação com a injeção CTA através do CTA2 e/ou CTA4 é preferencial para produzir polímeros MWD estreitos.

[0137] Um sistema opcional de controle de distribuição (Figura 5b), que consiste, por exemplo, de 1b, 2b, CV1, CV2, CV3 e CV4, pode ser instalado e usado. CV1, CV2, CV3 e CV4 são válvulas de controle na linha 1a, 2b, 1b e 2a para distribuir a linha 1 e 2 ao longo das linhas 5, 6a e 7. Essa distribuição inversa potencial de 1 e 2 através das linhas 1b e 2b ao longo de 5, 6a e 7 expande a capacidade de polímeros de variar entre polímeros MWD muito estreitos, muito largos e intermediários. O CTA de composição pode ser adicionado à sucção do sistema de hipercompressor (CTA2 e/ou CTA3).

[0138] Diagrama de fluxo de processo usado para CP8 e CP9 (Figura 6a) - A Figura 6a (CP8 e CP9) mostra o esquema de fluxo com distribuição de alimentação à base de três etilenos (25/25/50). O sistema de hipercompressor tem catorze cilindros, dos quais seis cilindros estão instalados no primeiro estágio e oito cilindros estão no segundo estágio. As linhas de sucção 5, 6a e 7 e as linhas de estágio intermediário 8, 9 e 10 tratam de 1/3 ou 33% do fluxo total à base de etileno, enquanto as linhas de descarga 11, 12 e 13 tratam de 25%, 25% e 50% do fluxo total de alimentação à base de etileno. Opcionalmente, as linhas de equilíbrio (b1, b2, b3 e ou b4) podem ser instaladas para reduzir a pressão e/ou a pulsação de fluxo nas linhas 8, 9, 10, 11, 12 ou 13. . As linhas 8, 9 e 10 mostram as linhas de estágio intermediário do sistema de hipercompressor com os refrigerantes de estágio intermediário. A linha 9 está dividida em 9a e 9b. O fluxo de HPR (linha 1 ou linha 1a) com alta concentração de CTA é combinado com LPR e o etileno de composição (linha 2 ou linha 2a), cuja baixa concentração de CTA deve produzir a linha 6a. O CTA de composição pode ser adicionado em diferentes locais, por exemplo, através de CTA1, CTA2, CTA4 e/ou CTA3. Nessa configuração, o nível de CTA nas alimentações de reator só pode ser influenciado pela localização da alimentação de CTA de composição.

[0139] Diagrama de fluxo de processo usado para IP8.1, IP8.2, IP8.3, IP9.1, IP9.2 e IP9.3 (Figura 6b) - A Figura 6b (IP8.1, IP8.2, IP8.3, IP9.1, IP9.2 e IP9.3) mostra o esquema de fluxo com distribuição de alimentação de reator à base de três etilenos (25/25/50/0). O sistema de hipercompressor tem catorze cilindros, dos quais seis cilindros estão instalados no primeiro estágio e oito cilindros estão no segundo estágio. As linhas de sucção 5, 6a e 7 e as linhas de estágio intermediário 8, 9 e 10 tratam, cada uma, de 1/3 ou 33% do fluxo total à base de etileno, enquanto as linhas de descarga 11, 12 e 13 tratam de 25%, 25% e 50% do fluxo total de alimentação à base de etileno. As linhas 3 e 4 são as linhas de fluxo de equilíbrio antes de do envio para a sucção do sistema de hipercompressor. Opcionalmente, as linhas de equilíbrio (b1, b2, b3 e/ou b4) podem ser instaladas para reduzir a pressão e/ou a pulsação de fluxo nas linhas 8, 9, 10, 11, 12 e/ou 13. As linhas 8, 9 e 10 mostram as linhas de estágio intermediário do sistema de hipercompressor com os refrigerantes de estágio intermediário. A linha 9 está dividida em 9a e 9b.

[0140] Descrição sem sistema de controle de distribuição (Figura 6b) 1a, 1b, 2a, 2b, CV1, CV2, CV3 e CV4. O fluxo de HPR com alta concentração de CTA (linhas 1 e 1a) é primeiramente enviado para a sucção do sistema de hipercompressor pela linha 5, enquanto o fluxo de LPR/etileno de composição (baixa concentração de CTA, linhas 2 e 2a) é primariamente enviado para a sucção do sistema de hipercompressor através da linha 7. O fluxo remanescente de HPR (linha 3) é combinado com o fluxo remanescente de LPR/etileno de composição (linha 4) e enviado para a sucção do sistema de hipercompressor através da linha 6a. Os fluxos de descarga 11, 12 recebem, cada um, 25% do fluxo total à base de etileno comprimido de dois cilindros, enquanto o fluxo de descarga 13 recebe 50% do fluxo total à base de etileno comprimido de quatro cilindros. O CTA de composição pode ser adicionado na sucção do sistema de hipercompressor (CTA2 e/ou CTA3) ou fornecido diretamente à primeira zona de reação (CTA4), aumentando, assim, o nível de CTA na primeira zona de reação. Essa configuração, juntamente com a injeção de CTA através de CTA2 e/ou CTA4, é preferencial para produzir polímeros MWD estreitos.

[0141] Um sistema de controle de distribuição opcional (Figura b), consistindo, por exemplo, de 1b, 2b, CV1, CV2, CV3 e CV4, pode ser instalado e usado. CV1, CV2, CV3 e CV4 são válvulas de controle na linha 1a, 2b, 1b e 2a para distribuir a linha 1 e 2 ao longo das linhas 5, 6a e 7. Essa distribuição inversa potencial de 1 e 2 através das linhas 1b e 2b ao longo de 5, 6a e 7 expande a capacidade de polímeros de variar entre polímeros MWD muito estreitos, muito largos e intermediários. . CV1, CV2, CV3 e CV4 são válvulas de controle na linha 1a, 2b, 1b e 2a para distribuir a linha 1 e 2 ao longo das linhas 5, 6a e 7. Essa distribuição inversa potencial de 1 e 2 através das linhas 1b e 2b ao longo de 5, 6a e 7 expande a capacidade de polímeros de variar entre polímeros MWD muito estreitos, muito largos e intermediários. O CTA de composição pode ser adicionado à sucção do sistema de hipercompressor (CTA2 e/ou CTA3).

[0142] Diagrama de fluxo de processo usado para CP10 e CP11 (Figura 7a) - A Figura 7a mostra o esquema de fluxo com distribuição de alimentação à base de três etileno (25/25/50). O sistema de hipercompressor tem catorze cilindros, dos quais seis cilindros estão instalados no primeiro estágio e oito cilindros estão no segundo estágio. As linhas de sucção 5, e 7 e as linhas de estágio intermediário 8 e 10 tratam de 50% do fluxo total à base de etileno, enquanto as linhas de descarga 11, 12 e 13 tratam de 25%, 25% e 50% do fluxo total de alimentação à base de etileno para o sistema de reator. Opcionalmente, as linhas de equilíbrio (b1, b2, b3 e/ou b4) podem ser instaladas para reduzir a pressão e/ou a pulsação de fluxo nas linhas 8, 10, 11, 12 e/ou 13. As linhas 8 e 10 mostram as linhas de estágio intermediário do sistema de hipercompressor com refrigerantes de estágio intermediário.

[0143] O fluxo de HPR (linha 1 ou linha 1a) com alta concentração de CTA é combinado com LPR e o etileno de composição (linha 2 ou linha 2a), cuja baixa concentração de CTA deve produzir a linha 6 O CTA de composição pode ser adicionado em diferentes locais, por exemplo, através de CTA1, CTA2, CTA4 e/ou CTA3. Nessa configuração, o nível de CTA nas alimentações de reator só pode ser influenciado pela localização da alimentação de CTA de composição.

[0144] Diagrama de fluxo de processo para IP10.1, IP10.2, IP10.3, IP11.1, IP11.2 e IP11.3 (Figura 7b) A Figura 7b mostra o esquema de fluxo com distribuição de alimentação de reator à base de três etilenos (25/25/50/0). O sistema de hipercompressor tem catorze cilindros, dos quais seis cilindros estão instalados no primeiro estágio e oito cilindros estão no segundo estágio. As linhas de sucção 5 e 7 e as linhas de estágio intermediário 8 e 10 tratam, cada uma, de 50% do fluxo total à base de etileno, enquanto as linhas de alimentação de descarga ou reator 11, 12 e 13 tratam de 25%, 25% e 50% do total fluxo comprimido à base de etileno. A Linha 6 é a linha de fluxo de equilíbrio antes do envio para a sucção do sistema de hipercompressor. Opcionalmente, as linhas de equilíbrio (b1, b2 e/ou b3) podem ser instaladas para reduzir a pressão e/ou a pulsação de fluxo nas linhas 8, 9, 10, 11, 12 e/ou 13. As linhas 8 e 10 mostram as linhas de estágio intermediário do sistema de hipercompressor com refrigerantes de estágio intermediário.

[0145] Descrição sem sistema de controle de distribuição (Figura 7b) 1a, 1b, 2a, 2b, CV1, CV2, CV3 e CV4. O fluxo de HPR com alta concentração de CTA (linhas 1 e 1a) é primeiramente enviado para a sucção do sistema de hipercompressor pela linha 5, enquanto o fluxo de LPR/etileno de composição (baixa concentração de CTA, linhas 2 e 2a) é combinado com o fluxo remanescente de HPR (linha 6) e é enviado à sucção do sistema de hipercompressor através da linha 7. Os escoamentos de descarga 11, 12 e 13 recebem 25%, 25% e 50% do fluxo total de alimentação à base de etileno comprimido. O CTA de composição pode ser adicionado na sucção do sistema de hipercompressor (CTA2 e/ou CTA3) ou fornecido diretamente à primeira zona de reação (CTA4), aumentando, assim, o nível de CTA na primeira zona de reação. Essa configuração, juntamente com a injeção de CTA através de CTA2 e/ou CTA4, é preferencial para produzir polímeros MWD estreitos. Um sistema de controle de distribuição opcional (Figura 7b), consistindo, por exemplo, de 1b, 2b, CV1, CV2, CV3 e CV4, pode ser instalado e usado. CV1, CV2, CV3 e CV4 são válvulas de controle nas linhas 1a, 2b, 1b e 2a para distribuir as linhas 1 e 2 ao longo das linhas 5 e 7. Essa distribuição inversa potencial de 1 e 2 através das linhas 1b e 2b ao longo de 5 e 7 expande a capacidade de os polímeros de MWD variarem entre muito estreitos, muito largos ou intermediários. O CTA de composição pode ser adicionado à sucção do sistema de hipercompressor (CTA2 e/ou CTA3).

[0146] Diagrama de fluxo de processo usado para CP12 e CP13 (Figura 8a) - A Figura 8a mostra o esquema de fluxo com distribuição de alimentação à base de três etilenos (25/25/50). O sistema de hipercompressor tem dezesseis cilindros, dos quais oito cilindros são instalados, cada um, no primeiro e no segundo estágios. As linhas de sucção 3a, 5, 7 e 4a e as linhas de estágio intermediário 8 e 10 tratam, cada uma, de 25% do fluxo total à base de etileno, enquanto as linhas de descarga 11, 12 e 13 tratam de 25%, 25% e 50% do fluxo total de alimentação à base de etileno, respectivamente. Opcionalmente, as linhas de equilíbrio (b1, b2, b3 e/ou b4) podem ser instaladas para reduzir a pressão e/ou a pulsação de fluxo nas linhas 8, 9, 10a, 10, 11, 12 ou 13. As linhas 8, 9, 10a e 10 mostram as linhas de estágio intermediário do sistema de hipercompressor com refrigerantes de estágio intermediário. O fluxo de HPR (linha 1 ou linha 1a) com alta concentração de CTA é combinado com LPR e o etileno de composição (linha 2 ou linha 2a), cuja baixa concentração de CTA deve produzir a linha 6 O CTA de composição pode ser adicionado em diferentes locais, por exemplo, através de CTA1, CTA2, CTA4 e/ou CTA3. Nessa configuração, o nível de CTA nas alimentações de reator só pode ser influenciado pela localização da alimentação de CTA de composição.

[0147] Diagrama de fluxo de processo para IP12.1, IP12.2, IP12.3, IP13.1, IP13.2 e IP13.3 (Figura 8b) - A Figura 8b mostra o esquema de fluxo com distribuição de alimentação do reator à base de três etilenos (25/25/50/0). O sistema de hipercompressor tem seis cilindros, dos quais oito cilindros são instalados no primeiro e no segundo estágios. As linhas de sucção 3a, 5, 7 e 4a e as linhas de estágio intermediário 8, 9, 10a e 10 tratam de 20% do fluxo total à base de etileno, enquanto as linhas de alimentação de descarga ou reator 11, 12 e 13 tratam de 25%, 25% e 50% do total do fluxo à base de etileno comprimido. As linhas 3b, 6 e 4b são as linhas de fluxo de equilíbrio antes do envio para a sucção do sistema de hipercompressor. Opcionalmente, as linhas de equilíbrio (b1, b2, b3 e/ou b4) podem ser instaladas para reduzir a pressão e/ou a pulsação de fluxo nas linhas 8, 9, 10a, 10, 11, 12 e/ou 13. As linhas 8, 9, 10a e 10 mostram as linhas de estágio intermediário do sistema de hipercompressor com refrigerantes de estágio intermediário. As linhas 8, 9, 10a e 10 mostram as linhas de estágio intermediário do sistema de hipercompressor com refrigerantes de estágio intermediário. Descrição sem sistema de controle de distribuição (Figura 8b) 1a, 1b, 2a, 2b, CV1, CV2, CV3 e CV4. O fluxo de HPR com alta concentração de CTA (linhas 1 e 1a) é primeiramente enviado para a sucção do sistema de hipercompressor pelas linhas 3a e 5, enquanto o fluxo de LPR/etileno de composição (baixa concentração de CTA, linhas 2 e 2a) é principalmente enviado para a sucção do sistema de hipercompressor através da linha 4a. O fluxo remanescente de HPR (linha 6) é combinado com o fluxo remanescente de LPR/composição e é enviado para a sucção do sistema de hipercompressor através da linha 7. Os escoamentos de descarga 11, 12 e 13 recebem 25%, 25% e 50% do fluxo total de alimentação à base de etileno comprimido. O CTA de composição pode ser adicionado na sucção do sistema de hipercompressor (CTA2 e/ou CTA3) ou fornecido diretamente à primeira zona de reação (CTA4), aumentando, assim, o nível de CTA na primeira zona de reação. Essa configuração, juntamente com a injeção de CTA através de CTA2 e/ou CTA4, é preferencial para produzir polímeros MWD estreitos. Um sistema de controle de distribuição opcional (Figura 8b), consistindo, por exemplo, de 1b, 2b, CV1, CV2, CV3 e CV4, pode ser instalado e usado. . CV1, CV2, CV3 e CV4 são válvulas de controle nas linhas 1a, 2b, 1b e 2a para distribuir as linhas 1 e 2 ao longo das linhas 3a, 5, 7 e 4a. Essa distribuição inversa potencial de 1 e 2 através das linhas 1b e 2b ao longo de 3a, 5, 7 e 4a expande a capacidade de os polímeros de MWD variarem entre muito estreitos, muito largos ou intermediários. O CTA de composição pode ser adicionado à sucção do sistema de hipercompressor (CTA2 e/ou CTA3).

[0148] Discussão de exemplo de sistema de controle como descrito na Figura 5b - CV1, CV2, CV3 e CV4 são válvulas de controle. 1a e 1b são linhas para alterar/controlar a distribuição da corrente 1 e da corrente 5 ao longo dos fluxos de sucção 5, 6a e 7 do nível do sistema de hipercompressor. Os seguintes cenários de controle de corrente de distribuição 1 e 2 ao longo da corrente de sucção do sistema de hipercompressor 5, 6a e 7 são possíveis: A. Quando CV2 e CV3 estiverem fechados, a linha 5 receberá um fluxo à base de etileno da linha 1 e a linha 7 receberá um fluxo à base de etileno da corrente 2. A corrente 6a fluirá com base em etileno a partir da corrente 1 e, opcionalmente, da corrente 2; B. Quando CV1 e CV4 estiverem fechados, a linha 5 receberá um fluxo à base de etileno da linha 2 e a linha 7 receberá um fluxo à base de etileno da corrente 1. A corrente 6a receberá fluxos à base de etileno da corrente 1 e, opcionalmente, da corrente 2; C. Quando as posições de CV1, CV2, CV3 e CV4 são controladas, a corrente 1 e a corrente 2 podem ser livremente distribuídas ao longo das linhas 5 e 7, enquanto a corrente 6a receberá fluxos à base de etileno da corrente 1 e da corrente 2.

[0149] Derivação da distribuição relativa de etileno de composição e CTA geral ao longo das correntes de alimentação do reator através do estabelecimento dos saldos de massa relativos de C2 = e CTA (IP8.1 como um exemplo representativo)

[0150] A Tabela 2 mostra a derivação de etileno e a distribuição de CTA ao longo das correntes de alimentação do reator, como usado no exemplo IP8.1. Esse exemplo faz uso do esquema de fluxo de processo representado na Figura 5c para um sistema de hipercompressor de 14 cilindros com uma distribuição de fluxo de alimentação baseada em três etilenos (25/25/50/0). O primeiro estágio é composto por seis cilindros, divididos em três grupos de dois cilindros, nos quais cada grupo recebe 33% da distribuição total de alimentação à base de etileno. No entanto, o fluxo principal de HPR e LPR é subsequentemente enviado para a linha 5 e linha 7, enquanto o fluxo restante combinado é enviado para a linha 6a. As linhas 5, 6a e 7 são então enviadas para diferentes zonas de reação, resultando em um nível de CTA diferenciado.

[0151] Nos cálculos relativos ao saldo de massa, tanto a quantidade total de etileno como o CTA enviado para o reator foram fixados em 100%. Nos cálculos relativos ao saldo de massa, tanto a quantidade total de etileno como o CTA enviado para o reator foram fixados em 100%. A quantidade relativa de composição de etileno é igual à conversão no reator mais a % de etileno purgado. Um cálculo semelhante foi seguido para o CTA. FE1, FE2 e FE3 representam a fração em peso relativo da composição C2=, enquanto FRZ1, FRZ2 e FRZ3 representam fração em peso relativo de CTA de composição fornecidos às correntes de alimentação do reator. Com a ajuda das quantidades relativas de CTA nas correntes de alimentação do reator, as concentrações relativas no CTA cumulativo fornecido a uma zona de reação podem ser calculadas. Z1, Z2 e Z3 representam a concentração relativa acumulada de CTA para as zonas de reação correspondentes. No exemplo IP8.1, as hipóteses de conversão de etileno, purga de etileno e arrastamento no polímero enviadas para o LPR de 28%, 2% e 6,2% (22% de arrastamento de etileno no polímero x 28% C2 = conversão) foram feitas. O etileno de composição é um fluxo total de C2 = convertido em polímero, purga e C2 = fluxo enviado para o LPR. O CTA de composição é um fluxo total de CTA convertido e fluxo de purga (CTA para cada corrente pode ser encontrado na Tabela 2). TABELA 2: DERIVAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO RELATIVA DE ETILENO DE COMPOSIÇÃO E CTA GERAL AO LONGO DAS CORRENTES DE ALIMENTAÇÃO DO REATOR PARA AS ZONAS DE REAÇÃO (IP8.1).

CONTINUAÇÃO DA TABELA 2

Polimerizações comparativas para reator tubular: CP2 e CP3 (polimerizações reais)

[0152] As polimerizações CP2 e CP3 utilizam três alimentações à base de etileno distribuídos em um sistema de três zonas de reação (50/35/15). No CP2, o LPR/etileno de composição é distribuído principalmente nas zonas de reação 2 e 3, enquanto uma grande parte do HPR, juntamente com o CTA de composição, é enviado principalmente para a primeira zona de reação (ver Figura 2), resultando em alta concentração de CTA na frente do sistema de reator. Uma operação inversa na qual todo o LPR/etileno de composição é enviado para a primeira zona de reação, enquanto todo o fluxo de HPR com CTA de composição é enviado para as zonas de reação subsequentes, resultando em baixa concentração de CTA na primeira zona de reação. Como mostrado nas Tabelas 10a e 10b, a distribuição final do CTA entre o primeiro e o último fluxos à base de etileno (Z1/Z3) para as zonas de reação é de 1,37 e 0,71 para CP2 e CP3, respectivamente, correspondendo a um aumento de MWD (Mw/Mn) de 4,8 a 5,8, em elasticidade de fusão de 1,2 a 2,3 cN e em G 'de 67 a 99 Pa a 170 °C. Pode- se concluir que a distribuição de fluxos à base de etileno provenientes do sistema de compressores HPR e primário (LPR/etileno de composição) para a primeira zona de reação afetará fortemente os polímeros produzidos em relação aos parâmetros MWD e propriedades reológicas como a elasticidade de fusão e G'. As condições do processo e os resultados da caracterização do produto são mostrados nas Tabelas 6a e 6b.

[0153] Polimerizações comparativas para reator tubular: CP4 a CP13 - CP4 a CP7 utilizam um sistema de hipercompressor que compreende múltiplos cilindros (10 cilindros para CP4 e CP5, 12 cilindros para CP6 e CP7) dispostos para o primeiro e o segundo estágios de compressão, que são aplicados para a configuração do reator de 33/33/33 (ver Figura 4a e Figura 5a). CP8 a CP11 mostram o sistema de hipercompressor composto por catorze cilindros (6 cilindros no primeiro estágio e 8 cilindros no segundo estágio), conferir as Figuras 6a e 7a, enquanto dezesseis cilindros (cada estágio compreendendo 8 cilindros) são usados para CP12 e CP13 (conferir a Figura 8a). Os exemplos CP8 a CP13 são usados para a configuração do reator 25/25/50/0. Como mostrado nas Figuras 4a a 7a, os fluxos de HPR e LPR/composição de etileno são combinados na linha 6 antes de serem distribuídos para o primeiro estágio do sistema de hipercompressor. O CTA de composição (CTA1) é adicionado na linha 6, resultando em uma distribuição uniforme do CTA. No entanto, o CTA de composição (CTA3, CTA4) é adicionado para diferenciar a concentração de CTA na primeira zona de reação. Cálculos detalhados do saldo de massa (com CTA1) de cada fluxo podem ser encontrados na Tabela 3 até a Tabela 7 para a conversão de etileno de 28% e 38%, respectivamente. TABELA 3: DISTRIBUIÇÃO DE ETILENO DE COMPOSIÇÃO E CTA DE COMPOSIÇÃO APLICADOS PARA EXEMPLOS. CONVERSÃO EM % EM PESO

CONTINUAÇÃO DA TABELA 3

CPx usado no exemplo com CTA1 no esquema de fluxo. IPx.1 e x.2 usados para os exemplos de polímeros inventivos com CTA2 e CTA4 no esquema de fluxo. IPx.3 usado para os exemplos de polímeros inventivos com CTA3 no esquema de fluxo. Para exemplos CP4, CP6, CP8, CP10, CP12, IP4.1, IP4.2, IP4.2, IP6.1, IP6.2, IP6.3, IP8.1, IP8.2, IP8.3, IP10.1, IP10.2, IP10.3, IP12.1, IP12.2, IP12.3, a conversão é de 28,0%. Para exemplos CP5, CP7, CP9, CP11, CP13, IP5.1, IP5.2, IP5.2, IP7.1, IP7.2, IP7.3, IP9.1, IP9.2, IP9.3, IP11.1, IP11.2, IP11.3, IP13.1, IP13.2, IP13.3, a conversão é 38,0%. TABELA 4: DISTRIBUIÇÃO DO FLUXO DE SAÍDA PRIMÁRIA AO LONGO DA ZONA DE REAÇÃO 1 (ALIMENTAÇÃO 1 - REIVINDICAÇÃO 2), ZONAS DE REAÇÃO 2+3 (ALIMENTAÇÃO 2+3 - REIVINDICAÇÃO 3) E ZONA DE REAÇÃO 3 (ALIMENTAÇÃO 3 - REIVINDICAÇÃO 4) VALORES PODEM SER DE NO MÁXIMO 100%.

CONTINUAÇÃO DA TABELA 4

TABELA 5: INFLUÊNCIA DO NÍVEL DE DISPOSIÇÃO E CONVERSÃO DO SISTEMA DE HIPERCOMPRESSOR NA DISTRIBUIÇÃO DE CTA.

TABELA 6A: CONDIÇÕES DE PROCESSO USADAS PARA CP2 E CP3

TABELA 6B: PROPRIEDADES DO PRODUTO POLIMÉRICO

Polimerização inventiva IP4.1 a IP13.3.

[0154] As disposições inventivas de fluxos de sucção, de estágio intermediário e de descarga de sistemas de hipercompressor, como descrito em IP4.1 a IP13.3, mostram a extrema distribuição à base de HPR e LPR/etileno de composição para a primeira e a terceira zonas de reação, para alcançar a capacidade e flexibilidade desejadas em MWD de polímero e propriedades reológicas. Por exemplo, maximizar a concentração de CTA para a primeira zona de reação (recebendo de HPR combinado com distribuição de CTA de composição; ver os valores mais altos (> 1) para as razões Z1/Z2 e Z1/Z3 na Tabela 3) permite polímeros MWD muito estreitos, enquanto reduz a concentração de CTA na primeira zona de reação (ver valores mais baixos (< 1) para as razões Z1/Z2 e Z1/Z3 na Tabela 3) resulta em polímeros MWD muito largos.

[0155] Essas operações extremas para MWD muito estreito (IP4.1, IP4.2, IP5.1, IP5.2, IP6.1, IP6.2, IP7.1, IP7.2, IP8.1, IP8.2, IP9.1, IP9.2, IP10.1, IP10.2, IP11.1, IP11.2, IP12.1, IP12.2, IP13.1, IP13.3) são feitas, em que CV1 e CV4 estão totalmente abertos, enquanto CV2 e CV3 estão totalmente fechados. Por outro lado, polímeros MWD largos são produzidos pela abertura total de CV2 e CV3, enquanto fecham CV1 e CV4, como para IP4.3, IP5.3, IP6.3, IP7.3, IP8.3, IP9.3, IP10.3, IP11.3, IP12.3, IP13.3. O projeto do sistema de hipercompressor, por exemplo, a disposição dos cilindros no primeiro e no segundo estágios, é importante para manter a distribuição preferencial da mistura de etileno HPR e LPR/etileno de composição, através do estágio intermediário de sistema de hipercompressor e da descarga para as zonas de reação, a fim de alcançar a máxima capacidade e flexibilidade em MWD e propriedades reológicas. Resumo do etileno de composição relativo e da distribuição total de CTA - verificar as Tabelas 3, 4 e 5. A importância das razões Z1/Zn é mostrada nos exemplos de simulação acima, bem como nos exemplos reais de polimerização.

[0156] Opcionalmente, CV1, CV2, CV3 e CV4 são válvulas de controle; 1a e 1b são linhas para alterar/controlar a distribuição do fluxo 1 e do fluxo 5 pelos fluxos de sucção 5, 6 e 7 do nível de sistema de hipercompressor. Os seguintes cenários de controle de distribuição do fluxo 1 e 2 ao longo da corrente de sucção do sistema de hipercompressor 5, 6 e 7 são possíveis: A) Quando CV2 e CV3 estiverem fechados, a linha 5 receberá um fluxo à base de etileno da linha 1 e a linha 7 receberá um fluxo à base de etileno da corrente 2. A corrente 6a é um fluxo à base de etileno da corrente 1 e, opcionalmente, da corrente 2; B) Quando CV1 e CV4 estiverem fechados, a linha 5 receberá um fluxo à base de etileno da linha 2, e a linha 7 receberá um fluxo à base de etileno da corrente 1. A corrente 6a receberá fluxos à base de etileno da corrente 1 e, opcionalmente, da corrente 2; C) Quando a posição de CV1, CV2, CV3 e CV4 é controlada, a corrente 1 e a corrente 2 podem ser distribuídas livremente ao longo das linha 5 e 7, enquanto a corrente 6a receberá fluxos à base de etileno da corrente 1 e da corrente 2. Através do cenário A, B ou C, a capacidade desejada de uma planta para atender às propriedades do produto (óptica, resistência à fusão de reologia, MWD) também influenciará o projeto do sistema de hipercompressor, como o número de pistões e faixa de pressão.

[0157] A influência das disposições de sistema de hipercompressor em diferentes níveis de conversão, na distribuição geral do CTA é mostrada na Tabela 5. Isso mostra surpreendentemente que cada sistema de compressor com números diferentes de cilindros, linhas de fluxo no lado de sucção e descarga do primeiro e segundo estágios de compressão, usando a mesma configuração de reator, a faixa Z1/Zi pode ser ampliada além de CP2 e CP3. Isso indica capacidade de MWD melhorada tanto no lado MWD largo (Z1/Z3 < 1) assim como no lado estreito de MWD (Z1/Z3 > 1). As formações inventivas também podem ser usadas para fazer os mesmos polímeros MWD em nível de conversão mais alto. Verificar a Tabela 5 para obter detalhes sobre a faixa operacional Z1/Z3 e opcional Z1/Z3. Além disso, a combinação das disposições de sistema de hipercompressor inventivas permite controlar os valores Z1/Z3 entre os valores-limite mínimo e máximo. Isso dará controle total na faixa dos valores de MWD derivados com os valores mínimo e máximo Z1/Z3 sem alterar outras condições do processo. A distribuição da saída do sistema de compressor primário, o fluxo de HPR e a distribuição de CTA de composição é muito importante para alcançar capacidade de MWD estreita ou ampla e propriedades reológicas associadas (por exemplo, elasticidade de fusão e G'). As disposições inventivas dos sistemas de hipercompressor em relação aos fluxos de sucção, estágio intermediário e descarga, melhoram e preservam a capacidade desejada de MWD. Além disso, combinando-se as disposições inventivas de compressores com um sistema inventivo para controlar a distribuição da saída do sistema de compressor primário o fluxo proveniente da HPR, a capacidade máxima em MWD é alcançada, bem como a máxima flexibilidade e controle de todos os MWDs (desde o MWD estreito mínimo até o MWD máximo amplo). Para cada projeto de sistema de hipercompressor, independentemente do número de cilindros no sistema global, na primeira compressão e/ou nos estágios de compressão subsequentes, uma disposição inventiva de compressores pode ser definida para obter a máxima capacidade e flexibilidade na concentração de CTA ao longo das correntes de alimentação do reator e, consequentemente, propriedades do polímero, como MWD e reologia. Além disso, as disposições inventivas permitem a redução e minimização dos níveis de pulsação e vibração nas linhas de descarga combinadas, da seção de estágio intermediário e descarga do compressor, combinando preferencialmente cilindros opostos e/ou o uso de linhas de equilíbrio.

Claims

1. Processo de polimerização a alta pressão para formar um polímero à base de etileno, sendo o processo caracterizado pelo fato de compreender pelo menos as etapas a seguir: - polimerizar uma mistura de reação compreendendo etileno, usando um sistema de reator que compreende pelo menos três correntes de alimentação à base de etileno e uma configuração de reator que compreende pelo menos quatro zonas de reação, e sendo que pelo menos uma das distribuições (a) a (b) a seguir é satisfeita: (a) até 100% em peso da corrente de alimentação à base de etileno para a primeira zona de reação é proveniente de uma reciclagem de alta pressão, e/ou até 100% em peso da última corrente de alimentação à base de etileno para uma zona de reação é proveniente da saída de um sistema de compressor primário; e/ou (b) até 100% em peso da corrente de alimentação à base de etileno para a primeira zona de reação é proveniente da saída de um sistema de compressor primário e/ou até 100% em peso da última corrente de alimentação à base de etileno para uma zona de reação é proveniente de uma reciclagem a alta pressão; e sendo que cada corrente de alimentação à base de etileno para uma zona de reação, independentemente, recebe uma saída de dois ou mais cilindros do último estágio de compressor de um sistema de hipercompressor; e sendo que a corrente de alimentação à base de etileno para a primeira zona de reação é de 20% em peso a 60% em peso da corrente de alimentação à base de etileno total para a configuração do reator; e sendo que a soma das duas últimas correntes de alimentação à base de etileno para a configuração do reator é de 20% em peso a 80% em peso das correntes de alimentação à base de etileno totais para a configuração do reator.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a porcentagem em peso do fluxo de alimentação à base de etileno, proveniente da saída do sistema de compressor primário, e da alimentação da primeira zona de reação variar com o uso da menor faixa dentre (i) ou (ii) como a seguir: (i) o fluxo de alimentação à base de etileno proveniente da saída do sistema de compressor primário é de 0% em peso a 100% em peso; (ii) o fluxo de alimentação à base de etileno proveniente da saída do sistema de compressor primário é de 0% em peso, para um valor determinado pela seguinte equação:

, sendo que X é a porcentagem da corrente de alimentação à base de etileno para a primeira zona de reação, com base na quantidade de correntes à base de etileno totais para a configuração do reator, e a “conversão (em % em peso)” é a “saída de polímero dividida pelo fluxo de alimentação total para a configuração do reator” e a purga está em % em peso.

3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a porcentagem em peso do fluxo de alimentação à base de etileno, proveniente da saída do sistema de compressor primário, e na alimentação para as duas últimas zonas de reação, que recebe uma corrente de alimentação à base de etileno, variando com o uso da menor faixa dentre (i) ou (ii) a seguir: (i) o fluxo de alimentação à base de etileno proveniente da saída do sistema de compressor primário é de 0% em peso a 100% em peso; (ii) o fluxo de alimentação à base de etileno proveniente da saída do sistema de compressor primário é de 0% em peso até um valor definido pela seguinte equação:

’ sendo que Y é a porcentagem da corrente de alimentação à base de etileno para as duas últimas zonas de reação, que recebem uma alimentação à base de etileno, com base na quantidade total de correntes à base de etileno para a configuração do reator, e a “conversão (em % em peso)” é a “saída de polímero dividida pelo fluxo de alimentação total para a configuração do reator” e a purga está em % em peso.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de a porcentagem em peso de fluxo de alimentação à base de etileno, proveniente da saída do sistema de compressor primário, e da alimentação até à última zona de reação, que recebe uma corrente de alimentação à base de etileno variar com o uso da menor faixa dentre (i) ou (ii) a seguir: (i) de 0% em peso a 100% em peso, ou (ii) de 0% em peso até um valor determinado pela seguinte equação:

, sendo que W é a porcentagem da corrente de alimentação à base de etileno para a última zona de reação, recebendo uma alimentação à base de etileno, com base na quantidade total de correntes à base de etileno para a configuração do reator, e a “conversão (em % em peso)” é a “saída de polímero dividida pelo fluxo de alimentação total para a configuração do reator”, e a purga está em % em peso.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de as composições das correntes de alimentação à base de etileno que se dirigem à primeira e à última zona de reação, recebendo, cada uma, uma alimentação à base de etileno, serem cada uma, controladas por um sistema de controle que compreende um sistema de válvula, através da qual flui uma corrente de alimentação à base de etileno, para serem, depois, comprimidas e/ou entregues à respectiva zona de reação.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de o sistema de reator compreender adicionalmente pelo menos um analisador para detectar um componente de uma corrente da configuração do reator ou determinar uma propriedade do polímero à base de etileno produzido pelo processo de polimerização a alta pressão.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de a configuração do reator compreender pelo menos um reator tubular.

8. Sistema de hipercompressor, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos os componentes a seguir: a) pelo menos dois estágios de compressão; b) pelo menos duas linhas de saída; c) pelo menos dois fluxos de sucção separados; e d) pelo menos um estágio intermediário que compreende pelo menos dois sistemas de resfriamento de estágio intermediário separados; e) opcionalmente, pelo menos uma linha de pressão de equilíbrio entre os sistemas de resfriamento de estágio intermediário separados; f) opcionalmente, pelo menos uma linha de pressão de equilíbrio entre as linhas de saída separadas.

9. Sistema de hipercompressor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a configuração de hipercompressor compreender pelo menos três sistemas de refrigeração de estágio intermediário separados, e sendo que cada sistema de refrigeração de estágio intermediário compreende uma corrente de entrada e uma corrente de saída, sendo que as correntes de saída dos sistemas de refrigeração de estágio intermediário separados não serem combinadas.

10. Sistema de reator, caracterizado pelo fato de compreender uma configuração de reator e um sistema de hipercompressor conforme definido em qualquer uma das reivindicações 8 e 9.