BR112020008151B1 - METHOD FOR IMPROVING THE COOLING CAPACITY OF A GAS-SOLID OLEFIN POLYMERIZATION REACTOR - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um método para melhorar a capacidade de resfriamento de um reator de polimerização de olefinas gás-sólido ao dividir o gás de fluidização e retornar parte do gás de fluidização ao reator na zona inferior do reator e outra parte do gás de fluidização diretamente na fase densa formada por partículas de um polímero da pelo menos uma olefina suspenso em uma corrente de fluxo ascendente do gás de fluidização na zona intermediária do reator.The present invention relates to a method for improving the cooling capacity of a gas-solid olefin polymerization reactor by splitting the fluidization gas and returning part of the fluidization gas to the reactor in the lower zone of the reactor and another part of the gas of fluidization directly in the dense phase formed by particles of a polymer of at least one olefin suspended in an upward flow stream of the fluidization gas in the intermediate zone of the reactor.
Description
[0001] A presente invenção é direcionada a um método para melhorar a capacidade de resfriamento de um reator de polimerização de olefinas gás-sólido.[0001] The present invention is directed to a method for improving the cooling capacity of a gas-solid olefin polymerization reactor.
[0002] Os reatores de polimerização de olefinas gás-sólido são comumente usados para a polimerização de alfa-olefinas, como etileno e propileno, pois permitem flexibilidade relativamente alta no projeto de polímeros e no uso de vários sistemas catalisadores. Uma variante comum do reator de polimerização de olefinas gás-sólido é o reator de leito fluidizado.[0002] Gas-solid olefin polymerization reactors are commonly used for the polymerization of alpha-olefins, such as ethylene and propylene, as they allow relatively high flexibility in polymer design and the use of various catalyst systems. A common variant of the gas-solid olefin polymerization reactor is the fluidized bed reactor.
[0003] Um dos maiores desafios das reações de polimerização exotérmicas em reatores de polimerização de olefinas gás-sólido é o resfriamento do reator. O gás de fluidização se move para cima através da fase densa na qual a reação de polimerização ocorre e as partículas de poliolefina são polimerizadas formando bolhas de gás que arrastam o pó de poliolefina para a zona de desengate próxima à saída do gás de fluidização. A fim de evitar a entrada excessiva de pó de poliolefina na corrente de gás de fluidização retirada da zona superior do reator, a velocidade superficial do gás da corrente de gás de fluidização deve ser limitada, o que, no entanto, resulta em mistura ineficiente do gás fluidizado com o pó de poliolefina na fase densa e troca de calor reduzida.[0003] One of the biggest challenges of exothermic polymerization reactions in gas-solid olefin polymerization reactors is reactor cooling. The fluidizing gas moves upward through the dense phase in which the polymerization reaction takes place and the polyolefin particles are polymerized forming gas bubbles that draw the polyolefin powder to the disengagement zone near the fluidizing gas outlet. In order to prevent excessive entry of polyolefin powder into the fluidization gas stream taken from the upper zone of the reactor, the superficial gas velocity of the fluidization gas stream must be limited, which, however, results in inefficient mixing of the fluidized gas with polyolefin powder in the dense phase and reduced heat exchange.
[0004] US 5.428.118 divulga um processo para polimerizar olefinas em um reator de fase gasosa, no qual o gás de fluidização quente retirado do reator é reintroduzido na zona de desengate através de um fluxo tangencial de gás ou gás-sólidos.[0004] US 5,428,118 discloses a process for polymerizing olefins in a gas phase reactor, in which hot fluidization gas withdrawn from the reactor is reintroduced into the disengagement zone through a tangential flow of gas or gas-solids.
[0005] WO 2017/025330 A1 divulga um processo para polimerizar olefinas em um reator de fase gasosa, no qual uma corrente resfriada de gás de fluidização parcialmente condensado retirada do reator é reintroduzida na zona de desengate.[0005] WO 2017/025330 A1 discloses a process for polymerizing olefins in a gas phase reactor, in which a cooled stream of partially condensed fluidization gas withdrawn from the reactor is reintroduced into the disengagement zone.
[0006] Ambas as aplicações do estado da técnica não estão preocupadas com uma mistura aprimorada do gás fluidizado com o pó de poliolefina na fase densa que resulte em troca de calor e capacidade de resfriamento melhorados.[0006] Both prior art applications are not concerned with an improved mixing of the fluidized gas with the polyolefin powder in the dense phase that results in improved heat exchange and cooling capacity.
[0007] Assim, ainda existe uma necessidade no estado da técnica para fornecer um método para melhorar a capacidade de resfriamento de reatores de polimerização de olefinas gás- sólido.[0007] Thus, there remains a need in the prior art to provide a method for improving the cooling capacity of gas-solid olefin polymerization reactors.
[0008] A presente invenção fornece um método para melhorar a capacidade de resfriamento de um reator de polimerização de olefinas gás-sólido compreendendo uma zona superior, uma zona intermediária, que compreende uma extremidade superior em contato direto com a referida zona superior e que está localizada abaixo da referida zona superior, a zona intermediária com uma forma geralmente cilíndrica, e uma zona inferior, que está em contato direto com uma extremidade inferior da zona intermediária e localizada abaixo da zona intermediária, compreendendo as seguintes etapas: a) introduzir uma primeira corrente de gás de fluidização na zona inferior; b) polimerizar monômero(s) de olefina na presença de um catalisador de polimerização em uma fase densa formada por partículas de um polímero do(s) monômero(s) de olefina suspenso em uma corrente ascendente do gás de fluidização na zona intermediária; c) retirar uma segunda corrente compreendendo o gás de fluidização da zona superior; d) introduzir a segunda corrente no resfriador; e) retirar a segunda corrente resfriada do resfriador; e f) dividir a segunda corrente resfriada em uma terceira corrente resfriada e na primeira corrente; introduzir a terceira corrente resfriada através de uma ou mais portas de alimentação em uma área de alimentação da zona intermediária na fase densa na zona intermediária do reator de polimerização de olefina gás-sólido.[0008] The present invention provides a method for improving the cooling capacity of a gas-solid olefin polymerization reactor comprising an upper zone, an intermediate zone, which comprises an upper end in direct contact with said upper zone and which is located below said upper zone, the intermediate zone having a generally cylindrical shape, and a lower zone, which is in direct contact with a lower end of the intermediate zone and located below the intermediate zone, comprising the following steps: a) introducing a first fluidization gas stream in the lower zone; b) polymerize olefin monomer(s) in the presence of a polymerization catalyst in a dense phase formed by particles of a polymer of the olefin monomer(s) suspended in an ascending current of the fluidization gas in the intermediate zone; c) withdrawing a second stream comprising the fluidization gas from the upper zone; d) introduce the second current into the cooler; e) remove the second cooled stream from the cooler; and f) dividing the second cooled stream into a third cooled stream and the first stream; introducing the cooled third stream through one or more feed ports into a dense phase buffer zone feed area in the buffer zone of the gas-solid olefin polymerization reactor.
[0009] Além disso, a presente invenção é direcionada ao uso do método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores para melhorar a mistura do gás de fluidização e das partículas de um polímero do(s) monômero(s) de olefina na fase densa na zona intermediária do reator de polimerização de olefinas gás-sólido.[0009] Furthermore, the present invention is directed to the use of the method according to any of the preceding claims to improve the mixing of fluidization gas and particles of a polymer of olefin monomer(s) in the dense phase in the intermediate zone of the gas-solid olefin polymerization reactor.
[0010] O presente texto refere-se a diâmetro e diâmetro equivalente. No caso de objetos não esféricos, o diâmetro equivalente indica o diâmetro de uma esfera ou círculo que possui o mesmo volume ou área (no caso de um círculo) que o objeto não esférico. Deve-se entender que, embora o presente texto às vezes se refira ao diâmetro, o objeto em questão não precisa ser esférico, a menos que especificamente mencionado. No caso de objetos não esféricos (partículas ou seções transversais), o diâmetro equivalente é entendido.[0010] This text refers to diameter and equivalent diameter. In the case of non-spherical objects, the equivalent diameter indicates the diameter of a sphere or circle that has the same volume or area (in the case of a circle) as the non-spherical object. It should be understood that although the present text sometimes refers to diameter, the object in question need not be spherical unless specifically mentioned. In the case of non-spherical objects (particles or cross-sections), the equivalent diameter is meant.
[0011] Como é bem entendido na técnica, a velocidade superficial do gás denota a velocidade do gás em uma construção vazia. Assim, a velocidade superficial do gás dentro da zona intermediária é a vazão volumétrica do gás (em m3/s) dividida pela área da seção transversal da zona intermediária (em m2) e a área ocupada pelas partículas é assim negligenciada.[0011] As is well understood in the art, the superficial gas velocity denotes the gas velocity in an empty construction. Thus, the superficial velocity of the gas within the intermediate zone is the volumetric gas flow rate (in m3/s) divided by the cross-sectional area of the intermediate zone (in m2) and the area occupied by the particles is thus neglected.
[0012] Por gás de fluidização entende-se o gás compreendendo monômero e eventuais comonômeros, agente de transferência de cadeia e componentes inertes que formam o gás que flui para cima no reator de polimerização de olefina gás-sólido e no qual as partículas de polímero são suspensas, por exemplo, no leito fluidizado de um reator de leito fluidizado. O gás não reagido é coletado na parte superior do reator, comprimido, resfriado e retornado ao reator. Como é entendido pelo versado na técnica, a composição do gás de fluidização não é constante durante o ciclo. Os componentes reativos são consumidos no reator e adicionados à linha de circulação para compensar as perdas.[0012] By fluidization gas is meant the gas comprising monomer and eventual comonomers, chain transfer agent and inert components that form the gas that flows upward in the gas-solid olefin polymerization reactor and in which the polymer particles are suspended, for example, in the fluidized bed of a fluidized bed reactor. The unreacted gas is collected at the top of the reactor, compressed, cooled and returned to the reactor. As is understood by those skilled in the art, the composition of the fluidization gas is not constant during the cycle. Reactive components are consumed in the reactor and added to the circulation line to compensate for losses.
[0013] Um reator de polimerização de olefina de gás-sólido é um reator de polimerização para polimerização heterofásica de monômero(s) de olefina gasoso(s) em partículas de pó de poliolefina, que compreende três zonas: na zona inferior, o gás de fluidização é introduzido no reator; na zona intermediária, que geralmente tem uma forma geralmente cilíndrica, os monômeros de olefina presentes no gás de fluidização são polimerizados para formar as partículas de polímero; na zona superior, o gás de fluidização é retirado do reator. Em certos tipos de reatores de polimerização de olefina gás-sólido, uma grade de fluidização (também denominada placa de distribuição) separa a zona inferior da zona intermediária. Em certos tipos de reatores de polimerização de olefina gás-sólido, a zona superior forma uma zona de desengate ou de arraste, na qual, devido ao seu diâmetro em expansão em comparação com a zona intermediária, o gás de fluidização se expande e o gás se desengata do pó de poliolefina.[0013] A gas-solid olefin polymerization reactor is a polymerization reactor for heterophasic polymerization of gaseous olefin monomer(s) into polyolefin powder particles, which comprises three zones: in the lower zone, the gas fluidization is introduced into the reactor; in the intermediate zone, which generally has a generally cylindrical shape, the olefin monomers present in the fluidization gas are polymerized to form the polymer particles; in the upper zone, the fluidization gas is removed from the reactor. In certain types of gas-solid olefin polymerization reactors, a fluidization grid (also called a distribution plate) separates the lower zone from the middle zone. In certain types of gas-solid olefin polymerization reactors, the upper zone forms a disengagement or entrainment zone, in which, due to its expanding diameter compared to the middle zone, the fluidizing gas expands and the gas disengages from the polyolefin powder.
[0014] A fase densa denota a área dentro da zona intermediária do reator de polimerização de olefina gás sólido com uma densidade aparente aumentada devido à formação das partículas de polímero. Em certos tipos de reatores de polimerização de olefina gás-sólido, ou seja, reatores de leito fluidizado, a fase densa é formada pelo leito fluidizado.[0014] The dense phase denotes the area within the intermediate zone of the solid gas olefin polymerization reactor with an increased apparent density due to the formation of polymer particles. In certain types of gas-solid olefin polymerization reactors, i.e. fluidized bed reactors, the dense phase is formed by the fluidized bed.
[0015] "Pó de poliolefina retido" ou "arraste de partículas" denota partículas de poliolefina que são retiradas juntamente com o gás de fluidização na segunda corrente de gás de fluidização da zona superior do reator de polimerização de olefina gás-sólido.[0015] "Retained polyolefin powder" or "particle entrainment" denotes polyolefin particles that are removed together with the fluidization gas in the second fluidization gas stream from the upper zone of the gas-solid olefin polymerization reactor.
[0016] "Linha de gás de circulação" denota o sistema de linhas ou tubos através dos quais a segunda corrente de gás de fluidização é reintroduzida no reator de polimerização de olefina gás-sólido como primeira corrente de gás de fluidização e como terceira corrente resfriada.[0016] "Circulation gas line" denotes the system of lines or tubes through which the second fluidization gas stream is reintroduced into the gas-solid olefin polymerization reactor as the first fluidization gas stream and as the third cooled stream .
[0017] "Densidade em massa" (ou "densidade do leito" para reatores de polimerização em leito fluidizado) denota a massa de pó de polímero dividida pelo volume do reator, excluindo a zona de desengate opcional.[0017] "Bulk density" (or "bed density" for fluidized bed polymerization reactors) denotes the mass of polymer powder divided by the volume of the reactor, excluding the optional disengagement zone.
[0018] Na presente invenção, as diferentes correntes são medidas como correntes de volume, de modo que também a divisão dessas correntes seja entendida como divisão de volume medida em v/v.[0018] In the present invention, the different currents are measured as volume currents, so that the division of these currents is also understood as volume division measured in v/v.
[0019] As diferenças de temperatura ΔT são medidas em °C, se não indicadas de outra forma.[0019] Temperature differences ΔT are measured in °C, if not indicated otherwise.
[0020] As diferenças de pressão ΔP são medidas em bar, se não indicadas de outra forma.[0020] Pressure differences ΔP are measured in bar, if not indicated otherwise.
[0021] O(s) monômero(s) de olefina polimerizado(s) de acordo com o método da presente invenção são tipicamente alfa-olefinas possuindo de 2 a 12 átomos de carbono, preferencialmente de 2 a 10 átomos de carbono. De preferência, os monômeros de olefina são etileno ou propileno, opcionalmente em conjunto com um ou mais outros monômeros de alfa-olefina com 2 a 8 átomos de carbono. Especialmente preferencialmente, o método da presente invenção é utilizado para polimerizar etileno, opcionalmente com um ou mais comonômeros selecionados a partir de monômero(s) de alfa-olefina com 4 a 8 átomos de carbono; ou propileno, opcionalmente em conjunto com um ou mais comonômeros selecionados a partir de monômero(s) de etileno e alfa-olefina com 4 a 8 átomos de carbono.[0021] The olefin monomer(s) polymerized according to the method of the present invention are typically alpha-olefins having from 2 to 12 carbon atoms, preferably from 2 to 10 carbon atoms. Preferably, the olefin monomers are ethylene or propylene, optionally together with one or more other alpha-olefin monomers having 2 to 8 carbon atoms. Especially preferably, the method of the present invention is used to polymerize ethylene, optionally with one or more comonomers selected from alpha-olefin monomer(s) having 4 to 8 carbon atoms; or propylene, optionally together with one or more comonomers selected from ethylene and alpha-olefin monomer(s) with 4 to 8 carbon atoms.
[0022] Assim, o material polimérico é preferencialmente selecionado a partir de homo- ou copolímeros de alfa-olefina com unidades de monômero de alfa-olefina de 2 a 12 átomos de carbono, preferencialmente de 2 a 10 átomos de carbono. São preferidos homo- ou copolímeros de etileno ou propileno. As unidades de comonômero de copolímeros de etileno são preferencialmente selecionadas dentre um ou mais comonômeros selecionados a partir de monômero(s) de alfa-olefina com 4 a 8 átomos de carbono. As unidades de comonômero de copolímeros de propileno são preferencialmente selecionadas dentre um ou mais comonômeros selecionados a partir de monômero(s) de etileno e alfa-olefina com 4 a 8 átomos de carbono.[0022] Thus, the polymeric material is preferably selected from alpha-olefin homo- or copolymers with alpha-olefin monomer units of 2 to 12 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms. Homo- or copolymers of ethylene or propylene are preferred. The comonomer units of ethylene copolymers are preferably selected from one or more comonomers selected from alpha-olefin monomer(s) having 4 to 8 carbon atoms. The comonomer units of propylene copolymers are preferably selected from one or more comonomers selected from ethylene and alpha-olefin monomer(s) having 4 to 8 carbon atoms.
[0023] Em uma concretização preferida da invenção, no método de acordo com a invenção, um polímero ou copolímero de polipropileno é polimerizado a partir do(s) monômero(s) de olefina e do(s) comonômero(s) opcional(is). De preferência, nesta concretização, a polimerização é realizada a uma temperatura de 50-100° C sob uma pressão de 15-25 barg. De preferência, as proporções molares dos reagentes são ajustadas da seguinte forma: uma proporção C2/C3 de 0-0,05 mol/mol para polipropilenos aleatórios, e uma proporção molar C2/C3 de 0,2 a 0,7 mol/mol para polipropilenos em bloco. Geralmente, a razão molar H2/C3 nesta concretização é ajustada para 0-0,05 mol/mol. Além disso, nesta concretização, a alimentação de propileno é preferencialmente ajustada para 20-40 t/h, em que a alimentação do comonômero é de 0 a 15 t/h e a alimentação de hidrogênio é de 1 a 10 kg/h.[0023] In a preferred embodiment of the invention, in the method according to the invention, a polypropylene polymer or copolymer is polymerized from the olefin monomer(s) and the optional comonomer(s). ). Preferably, in this embodiment, the polymerization is carried out at a temperature of 50-100°C under a pressure of 15-25 barg. Preferably, the molar ratios of the reactants are adjusted as follows: a C2/C3 ratio of 0-0.05 mol/mol for random polypropylenes, and a C2/C3 molar ratio of 0.2 to 0.7 mol/mol for block polypropylenes. Generally, the H2/C3 molar ratio in this embodiment is set to 0-0.05 mol/mol. Furthermore, in this embodiment, the propylene feed is preferably set to 20-40 t/h, where the comonomer feed is 0 to 15 t/h and the hydrogen feed is 1 to 10 kg/h.
[0024] Numa segunda concretização preferida da invenção, no método de acordo com a invenção, um homo- ou copolímero de polietileno é polimerizado a partir do(s) monômero(s) de olefina e do(s) comonômero(s) opcional(is). De preferência, nesta concretização, a polimerização é realizada a uma temperatura de 50-100° C sob uma pressão de 15-25 barg. De preferência, as proporções molares dos reagentes são ajustadas da seguinte forma: uma proporção C4/C2 de 0,1-0,8 mol/mol para copolímeros de polietileno-1-buteno e uma proporção C6/C2 de 0-0,1 mol/mol para copolímeros de polietileno-1-hexeno. Geralmente, a razão molar H2/C2 nesta concretização é ajustada para 0-0,05 mol/mol. Além disso, nesta concretização, a alimentação de etileno é preferencialmente ajustada para 15-20 t/h, em que a alimentação de comonômero é ajustada para 0-20 t/h para 1-buteno e 0-7 t/h para 1-hexeno. De preferência, a alimentação de hidrogênio é de 1-100 kg/h e a alimentação de diluente (propano): 30-50 t/h.[0024] In a second preferred embodiment of the invention, in the method according to the invention, a polyethylene homo- or copolymer is polymerized from the olefin monomer(s) and the optional comonomer(s). is). Preferably, in this embodiment, the polymerization is carried out at a temperature of 50-100°C under a pressure of 15-25 barg. Preferably, the molar ratios of the reactants are adjusted as follows: a C4/C2 ratio of 0.1-0.8 mol/mol for polyethylene-1-butene copolymers and a C6/C2 ratio of 0-0.1 mol/mol for polyethylene-1-hexene copolymers. Generally, the H2/C2 molar ratio in this embodiment is set to 0-0.05 mol/mol. Furthermore, in this embodiment, the ethylene feed is preferably set to 15-20 t/h, wherein the comonomer feed is set to 0-20 t/h for 1-butene and 0-7 t/h for 1- hexene. Preferably, the hydrogen feed is 1-100 kg/h and the diluent (propane) feed: 30-50 t/h.
[0025] A polimerização no reator de polimerização de olefinas gás-sólidos é realizada na presença de um catalisador de polimerização de olefinas. O catalisador pode ser qualquer catalisador que seja capaz de produzir o polímero de olefina desejado. Catalisadores adequados são, entre outros, catalisadores Ziegler-Natta baseados em um metal de transição, como catalisadores de titânio, zircônio e/ou vanádio. Especialmente, os catalisadores Ziegler-Natta são úteis, pois podem produzir polímeros de olefinas dentro de uma ampla faixa de peso molecular com alta produtividade.[0025] Polymerization in the gas-solid olefin polymerization reactor is carried out in the presence of an olefin polymerization catalyst. The catalyst can be any catalyst that is capable of producing the desired olefin polymer. Suitable catalysts are, among others, Ziegler-Natta catalysts based on a transition metal, such as titanium, zirconium and/or vanadium catalysts. Especially, Ziegler-Natta catalysts are useful as they can produce olefin polymers within a wide molecular weight range with high productivity.
[0026] Os catalisadores Ziegler-Natta adequados contêm preferencialmente um composto de magnésio, um composto de alumínio e um composto de titânio suportado em um suporte particulado.[0026] Suitable Ziegler-Natta catalysts preferably contain a magnesium compound, an aluminum compound and a titanium compound supported on a particulate support.
[0027] O suporte particulado pode ser um suporte de óxido inorgânico, como sílica, alumina, titânia, sílica-alumina e sílica-titânia. De preferência, o suporte é sílica.[0027] The particulate support can be an inorganic oxide support, such as silica, alumina, titania, silica-alumina and silica-titania. Preferably, the support is silica.
[0028] O tamanho médio da partícula do suporte de sílica pode ser tipicamente 6-100 μm. No entanto, verificou-se que as vantagens especiais podem ser obtidas se o suporte tiver um tamanho médio de partícula 6-90 μm, preferencialmente de 10 a 70 μm.[0028] The average particle size of the silica support can typically be 6-100 μm. However, it has been found that special advantages can be obtained if the support has an average particle size of 6-90 μm, preferably 10 to 70 μm.
[0029] O composto de magnésio é um produto da reação de um dialquil de magnésio e de um álcool. O álcool é um monoálcool alifático linear ou ramificado. De preferência, o álcool tem de 6 a 16 átomos de carbono. Álcoois ramificados são especialmente preferidos, e 2-etil-1-hexanol é um exemplo dos álcoois preferidos. O dialquil de magnésio pode ser qualquer composto de ligação de magnésio a dois grupos alquil, que podem ser iguais ou diferentes. O butil-octil-magnésio é um exemplo dos dialquis de magnésio preferidos.[0029] The magnesium compound is a product of the reaction of a magnesium dialkyl and an alcohol. Alcohol is a linear or branched aliphatic monoalcohol. Preferably, the alcohol has 6 to 16 carbon atoms. Branched alcohols are especially preferred, and 2-ethyl-1-hexanol is an example of the preferred alcohols. Magnesium dialkyl can be any compound linking magnesium to two alkyl groups, which can be the same or different. Butyl-octyl-magnesium is an example of preferred magnesium dialkyls.
[0030] O composto de alumínio é cloro contendo alquil de alumínio. Compostos especialmente preferidos são dicloretos de alquil de alumínio e sesquicloretos de alquil de alumínio.[0030] The aluminum compound is chlorine containing aluminum alkyl. Especially preferred compounds are aluminum alkyl dichlorides and aluminum alkyl sesquichlorides.
[0031] O composto de titânio é um composto de titânio contendo halogênio, de preferência composto de titânio contendo cloro. O composto de titânio especialmente preferido é o tetracloreto de titânio.[0031] The titanium compound is a halogen-containing titanium compound, preferably chlorine-containing titanium compound. The especially preferred titanium compound is titanium tetrachloride.
[0032] O catalisador pode ser preparado por contato sequencial do veículo com os compostos mencionados acima, como descrito em EP-A-688794 ou WO-A-99/51646. Alternativamente, pode ser preparado preparando primeiro uma solução a partir dos componentes e, em seguida, realizar contato da solução com um transportador, conforme descrito em WO-A-01/55230.[0032] The catalyst can be prepared by sequentially contacting the vehicle with the compounds mentioned above, as described in EP-A-688794 or WO-A-99/51646. Alternatively, it may be prepared by first preparing a solution from the components and then contacting the solution with a carrier as described in WO-A-01/55230.
[0033] Outro grupo de catalisadores Ziegler-Natta adequados contém um composto de titânio juntamente com um composto de halogeneto de magnésio que atua como suporte. Assim, o catalisador contém um composto de titânio em um di-halogeneto de magnésio, como dicloreto de magnésio. Tais catalisadores são divulgados, por exemplo, nos documentos WO-A-2005/118655 e EP- A-810235.[0033] Another group of suitable Ziegler-Natta catalysts contains a titanium compound together with a magnesium halide compound that acts as a support. Thus, the catalyst contains a titanium compound in a magnesium dihalide, such as magnesium dichloride. Such catalysts are disclosed, for example, in documents WO-A-2005/118655 and EP-A-810235.
[0034] Ainda um outro tipo de catalisador Ziegler-Natta refere-se a catalisadores preparados por um método, em que uma emulsão é formada, em que os componentes ativos formam uma fase dispersa, isto é, descontínua, na emulsão de pelo menos duas fases líquidas. A fase dispersa, na forma de gotículas, é solidificada a partir da emulsão, em que o catalisador na forma de partículas sólidas é formado. Os princípios de preparação desses tipos de catalisadores são apresentados em WO-A- 2003/106510 da Borealis.[0034] Yet another type of Ziegler-Natta catalyst refers to catalysts prepared by a method, in which an emulsion is formed, in which the active components form a dispersed, that is, discontinuous, phase in the emulsion of at least two liquid phases. The dispersed phase, in the form of droplets, is solidified from the emulsion, in which the catalyst in the form of solid particles is formed. The principles of preparation of these types of catalysts are presented in WO-A-2003/106510 of Borealis.
[0035] O catalisador Ziegler-Natta é usado junto com um ativador. Ativadores adequados são compostos alquil metálicos e especialmente compostos alquil alumínio. Estes compostos incluem halogenetos de alquil alumínio, tais como dicloreto de etilalumínio, cloreto de dietilalumínio, sesquicloreto de etilalumínio, cloreto de dimetilalumínio e similares. Eles também incluem compostos de trialquilalumínio, como trimetilalumínio, trietilalumínio, triisobutilalumínio, trihexilalumínio e tri-n-octilalumínio. Além disso, incluem compostos oxi de alquilalumínio, tais como metilaluminiooxano (MAO), hexaisobutilaluminiooxano (HIBAO) e tetraisobutilaluminiooxano (TIBAO). Também podem ser utilizados outros compostos de alquil alumínio, como isoprenilalumínio. Ativadores especialmente preferidos são trialquilalumínio, dos quais trietilalumínio, trimetilalumínio e triisobutilalumínio são particularmente utilizados. Se necessário, o ativador também pode incluir um doador de elétrons externo. Os compostos doadores de elétrons adequados são divulgados nos documentos WO-A- 95/32994, US-A-4107414, US-A-4186107, US-A-4226963, US-A- 4347160, US-A-4382019, US-A-4435550, US-A-4465782, US 4472524, US-A-4473660, US-A-4522930, US-A-4530912, US-A-4532313, US-A- 4560671 e US-A-4657882. Também, doadores de elétrons que consistem em compostos de organossilano, contendo ligações Si- OCOR, Si-OR, e/ou Si-NR2, tendo o silício como átomo central, e R é um grupo alquil, alcenil, aril, arilalquil ou cicloalquil com 1-20 átomos de carbono são conhecidos no estado da técnica. Tais compostos são descritos em US-A-4472524, US-A-4522930, USA-4560671, US-A-4581342, US-A-4657882, EP-A-45976, EP-A-45977 e EP-A-1538167.[0035] The Ziegler-Natta catalyst is used together with an activator. Suitable activators are alkyl metal compounds and especially alkyl aluminum compounds. These compounds include alkyl aluminum halides such as ethyl aluminum dichloride, diethylaluminum chloride, ethyl aluminum sesquichloride, dimethylaluminum chloride and the like. They also include trialkylaluminum compounds such as trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, trihexylaluminum, and tri-n-octylaluminum. Additionally, they include alkylaluminum oxy compounds such as methylaluminiumoxane (MAO), hexaisobutylaluminiumoxane (HIBAO) and tetraisobutylaluminiumoxane (TIBAO). Other alkyl aluminum compounds, such as isoprenylaluminum, may also be used. Especially preferred activators are trialkylaluminum, of which triethylaluminum, trimethylaluminum and triisobutylaluminum are particularly used. If necessary, the activator can also include an external electron donor. Suitable electron donating compounds are disclosed in WO-A-95/32994, US-A-4107414, US-A-4186107, US-A-4226963, US-A-4347160, US-A-4382019, US- A-4435550, US-A-4465782, US-4472524, US-A-4473660, US-A-4522930, US-A-4530912, US-A-4532313, US-A-4560671 and US-A-4657882. Also, electron donors consisting of organosilane compounds, containing Si-OCOR, Si-OR, and/or Si-NR2 bonds, with silicon as the central atom, and R is an alkyl, alkenyl, aryl, arylalkyl or cycloalkyl group with 1-20 carbon atoms are known in the art. Such compounds are described in US-A-4472524, US-A-4522930, USA-4560671, US-A-4581342, US-A-4657882, EP-A-45976, EP-A-45977 and EP-A-1538167 .
[0036] A quantidade em que o ativador é usado depende do catalisador e ativador específico. Tipicamente, o trietilalumínio é utilizado em uma quantidade tal que a razão molar de alumínio para o metal de transição, como Al/Ti, seja de 1 a 1000, preferencialmente de 3 a 100 e, em particular, de cerca de 5 a cerca de 30 mol/mol.[0036] The amount in which the activator is used depends on the specific catalyst and activator. Typically, triethylaluminum is used in an amount such that the molar ratio of aluminum to transition metal, such as Al/Ti, is from 1 to 1000, preferably from 3 to 100, and in particular from about 5 to about 30 mol/mol.
[0037] Também podem ser utilizados catalisadores de metaloceno. Os catalisadores de metaloceno compreendem um composto de metal de transição que contém um ligante ciclopentadienil, indenil ou fluorenil. Preferencialmente, o catalisador contém dois ligantes ciclopentadienil, indenil ou fluorenil, que podem ser ligados por um grupo contendo preferencialmente contendo silício e/ou átomo(s) de carbono. Além disso, os ligantes podem ter substituintes, tais como grupos alquil, grupos aril, grupos arilalquil, grupos alquilaril, grupos silil, grupos siloxi, grupos alcoxi ou outros grupos heteroátomos ou semelhantes. Catalisadores metalocenos adequados são conhecidos no estado da técnica e são divulgados, entre outros, em WO-A-95/12622, WO-A-96/32423, WO-A-97/28170, WO-A- 98/32776, WO- A-99/61489, WO-A-03/010208, WO-A-03/051934, WO-A- 03/051514, WO-A-2004/085499, EP-A-1752462 e EP-A-1739103.[0037] Metallocene catalysts can also be used. Metallocene catalysts comprise a transition metal compound that contains a cyclopentadienyl, indenyl, or fluorenyl ligand. Preferably, the catalyst contains two cyclopentadienyl, indenyl or fluorenyl ligands, which may be linked by a group containing preferably silicon and/or carbon atom(s). Furthermore, the ligands may have substituents such as alkyl groups, aryl groups, arylalkyl groups, alkylaryl groups, silyl groups, siloxy groups, alkoxy groups or other heteroatom groups or the like. Suitable metallocene catalysts are known in the art and are disclosed, among others, in WO-A-95/12622, WO-A-96/32423, WO-A-97/28170, WO-A-98/32776, WO - A-99/61489, WO-A-03/010208, WO-A-03/051934, WO-A-03/051514, WO-A-2004/085499, EP-A-1752462 and EP-A-1739103 .
[0038] A polimerização no reator de polimerização de olefinas gás-sólidos pode ser precedida por estágios anteriores de polimerização, como pré-polimerização ou outro estágio de polimerização realizado em suspensão ou na fase gasosa. Tais estágios de polimerização, se presentes, podem ser conduzidos de acordo com os procedimentos bem conhecidos na técnica. Processos adequados, incluindo polimerização e outras etapas do processo que podem preceder o processo de polimerização da presente invenção, são divulgados em WO-A-92/12182, WO-A-96/18662, EP-A- 1415999, WO-A-98/58976, EP-A-887380, WO-A-98/58977, EP-A- 1860125, GB-A-1580635, US-A-4582816, US-A-3405109, US-A- 3324093, EP-A-479186 e US-A-5391654. Como é bem entendido pelo versado na técnica, o catalisador precisa permanecer ativo após os estágios anteriores de polimerização.[0038] Polymerization in the gas-solid olefin polymerization reactor may be preceded by previous polymerization stages, such as pre-polymerization or another polymerization stage carried out in suspension or in the gas phase. Such polymerization stages, if present, may be conducted in accordance with procedures well known in the art. Suitable processes, including polymerization and other process steps that may precede the polymerization process of the present invention, are disclosed in WO-A-92/12182, WO-A-96/18662, EP-A-1415999, WO-A- 98/58976, EP-A-887380, WO-A-98/58977, EP-A-1860125, GB-A-1580635, US-A-4582816, US-A-3405109, US-A-3324093, EP- A-479186 and US-A-5391654. As is well understood by those skilled in the art, the catalyst must remain active after the previous stages of polymerization.
[0039] No reator de polimerização de olefina gás-sólidos, a polimerização é realizada usando monômero(s) de olefina gasoso(s) no qual as partículas de polímero estão crescendo.[0039] In the gas-solids olefin polymerization reactor, polymerization is carried out using gaseous olefin monomer(s) in which polymer particles are growing.
[0040] O presente método é adequado para qualquer tipo de reatores de polimerização de olefina gás-sólidos adequados para a polimerização de homo- ou copolímeros de alfa-olefina. Reatores adequados são, por exemplo, reatores de tanque com agitação contínua ou reatores de leito fluidizado. Ambos os tipos de reatores de polimerização de olefinas gás-sólidos são bem conhecidos na técnica.[0040] The present method is suitable for any type of gas-solid olefin polymerization reactors suitable for the polymerization of alpha-olefin homo- or copolymers. Suitable reactors are, for example, continuously stirred tank reactors or fluidized bed reactors. Both types of gas-solid olefin polymerization reactors are well known in the art.
[0041] Preferencialmente, o reator de polimerização de olefina gás-sólido é um reator de leito fluidizado.[0041] Preferably, the gas-solid olefin polymerization reactor is a fluidized bed reactor.
[0042] Em um reator de leito fluidizado, a polimerização ocorre em um leito fluidizado formado pelas crescentes partículas de polímero em uma corrente de gás em movimento ascendente. No leito fluidizado, as partículas de polímero, contendo o catalisador ativo, entram em contato com os gases da reação, como monômero, comonômero(s) e hidrogênio, que fazem com que o polímero seja produzido sobre as partículas.[0042] In a fluidized bed reactor, polymerization occurs in a fluidized bed formed by growing polymer particles in an upwardly moving gas stream. In the fluidized bed, the polymer particles, containing the active catalyst, come into contact with the reaction gases, such as monomer, comonomer(s) and hydrogen, which cause the polymer to be produced on the particles.
[0043] Assim, em uma concretização preferida, o reator de leito fluidizado pode compreender uma grade de fluidização que está situada abaixo do leito fluidizado, separando assim a zona inferior e a zona intermediária do reator. O limite superior do leito fluidizado é geralmente definido por uma zona de desengate na qual, devido ao seu diâmetro em expansão em comparação com a zona intermediária, o gás de fluidização se expande e o gás se desengata do pó de poliolefina. Os reatores de leito fluidizado com zona de desengate e grade de fluidização são bem conhecidos no estado da técnica. Um reator de leito fluidizado adequado para o método da presente invenção é mostrado na Fig. 1.[0043] Thus, in a preferred embodiment, the fluidized bed reactor may comprise a fluidization grid that is situated below the fluidized bed, thus separating the lower zone and the intermediate zone of the reactor. The upper limit of the fluidized bed is generally defined by a disengagement zone in which, due to its expanding diameter compared to the intermediate zone, the fluidizing gas expands and the gas disengages from the polyolefin powder. Fluidized bed reactors with disengagement zone and fluidization grid are well known in the art. A fluidized bed reactor suitable for the method of the present invention is shown in Fig. 1.
[0044] Em outra concretização preferida, o reator de leito fluidizado não compreende uma grade de fluidização. A polimerização ocorre em um reator, incluindo uma zona inferior, uma zona intermediária e uma zona superior. A zona inferior, que tem uma forma geralmente cônica, forma a parte inferior do reator na qual a base do leito fluidizado é formada. A base do leito se forma na zona inferior, sem grade de fluidização ou placa de distribuição de gás. Acima da zona inferior e em contato direto com ela, está a zona intermediária, que tem uma forma geralmente cilíndrica. A zona intermediária e a parte superior da zona inferior contêm o leito fluidizado. Como não há grade de fluidização, há uma troca livre de gás e partículas entre as diferentes regiões da zona inferior e entre a zona inferior e a zona intermediária. Finalmente, acima da zona intermediária e em contato direto com a mesma, está a zona superior, que tem uma forma geralmente cônica que se afunila para cima.[0044] In another preferred embodiment, the fluidized bed reactor does not comprise a fluidization grid. Polymerization takes place in a reactor including a lower zone, a middle zone and an upper zone. The lower zone, which has a generally conical shape, forms the lower part of the reactor in which the base of the fluidized bed is formed. The base of the bed is formed in the lower zone, without a fluidization grid or gas distribution plate. Above the lower zone and in direct contact with it, is the intermediate zone, which is generally cylindrical in shape. The middle zone and the upper part of the lower zone contain the fluidized bed. As there is no fluidization grid, there is a free exchange of gas and particles between the different regions of the lower zone and between the lower zone and the middle zone. Finally, above the intermediate zone and in direct contact with it, is the upper zone, which has a generally conical shape that tapers upwards.
[0045] A zona inferior do reator tem uma forma geralmente cônica afunilando para baixo. Devido à forma da zona, a velocidade do gás diminui gradualmente ao longo da altura dentro da referida zona inferior. A velocidade do gás na parte mais baixa é maior que a velocidade de transporte e as partículas eventualmente contidas no gás são transportadas para cima com o gás. A uma certa altura dentro da zona inferior, a velocidade do gás se torna menor que a velocidade de transporte e um leito fluidizado começa a se formar. Quando a velocidade do gás fica ainda menor, o leito se torna mais denso e as partículas de polímero distribuem o gás por toda a seção transversal do leito. Um reator de leito fluidizado sem grade de fluidização é descrito em EP-A-2 495 037 e EP-A-2 495 038.[0045] The lower zone of the reactor has a generally conical shape tapering downwards. Due to the shape of the zone, the gas velocity gradually decreases along the height within said lower zone. The velocity of the gas at the lowest part is greater than the transport velocity and the particles eventually contained in the gas are transported upward with the gas. At a certain height within the lower zone, the gas velocity becomes less than the transport velocity and a fluidized bed begins to form. When the gas velocity becomes even lower, the bed becomes denser and the polymer particles distribute the gas throughout the cross section of the bed. A fluidized bed reactor without fluidization grid is described in EP-A-2 495 037 and EP-A-2 495 038.
[0046] Em um reator de polimerização de olefina gás-sólidos, a corrente de gás em movimento ascendente é estabelecida ao retirar uma corrente de gás de fluidização como segunda corrente de gás da zona superior do reator, tipicamente no local mais alto. A segunda corrente de gás retirada do reator é então resfriada e reintroduzida na zona inferior do reator como primeira corrente de gás de fluidização. Numa concretização preferida, o gás de fluidização da segunda corrente de gás também é comprimido em um compressor. Mais preferencialmente, o compressor está localizado a montante do resfriador. De preferência, o gás é filtrado antes de ser passado para o compressor. Monômero(s) de olefina adicional(s), eventual(s) comonômero(s), hidrogênio e gás inerte são adequadamente introduzidos na linha de gás de circulação. É preferível analisar a composição do gás de circulação, por exemplo, usando cromatografia em linha do gás e ajustar a adição dos componentes do gás para que seus teores sejam mantidos nos níveis desejados.[0046] In a gas-solids olefin polymerization reactor, the upwardly moving gas stream is established by withdrawing a fluidization gas stream as a second gas stream from the upper zone of the reactor, typically at the highest location. The second gas stream removed from the reactor is then cooled and reintroduced into the lower zone of the reactor as the first fluidization gas stream. In a preferred embodiment, the fluidization gas from the second gas stream is also compressed in a compressor. More preferably, the compressor is located upstream of the cooler. Preferably, the gas is filtered before being passed to the compressor. Additional olefin monomer(s), eventual comonomer(s), hydrogen and inert gas are suitably introduced into the circulating gas line. It is preferable to analyze the composition of the circulating gas, for example, using in-line gas chromatography and adjust the addition of gas components so that their contents are maintained at the desired levels.
[0047] A polimerização é geralmente conduzida a uma temperatura e pressão em que o gás de fluidização permanece essencialmente na fase de vapor ou gás. Para a polimerização de olefinas, a temperatura está adequadamente dentro da faixa de 30 a 110° C, preferencialmente de 50 a 100° C. A pressão está adequadamente na faixa de 1 a 50 bar, preferencialmente 5 a 35 bar.[0047] Polymerization is generally conducted at a temperature and pressure at which the fluidization gas remains essentially in the vapor or gas phase. For the polymerization of olefins, the temperature is suitably within the range of 30 to 110° C, preferably 50 to 100° C. The pressure is suitably in the range of 1 to 50 bar, preferably 5 to 35 bar.
[0048] A fim de remover o pó de poliolefina arrastado, a linha de circulação de gás, isto é, a linha de retirada da segunda corrente, compreende preferencialmente pelo menos um ciclone. O ciclone tem o objetivo de remover o material polimérico arrastado do gás de circulação. A corrente de polímero recuperada do ciclone pode ser direcionada para outro estágio de polimerização, ou pode ser devolvida ao reator de polimerização de olefinas gás-sólidos ou pode ser retirada como produto polimérico.[0048] In order to remove the entrained polyolefin powder, the gas circulation line, that is, the withdrawal line of the second stream, preferably comprises at least one cyclone. The cyclone aims to remove the polymeric material entrained from the circulation gas. The polymer stream recovered from the cyclone can be directed to another polymerization stage, or it can be returned to the gas-solid olefin polymerization reactor, or it can be withdrawn as a polymer product.
[0049] No caso em que a corrente de polímero recuperada do ciclone é devolvida ao reator de polimerização gás-sólidos, a corrente de polímero é retornada através de uma ou mais portas de alimentação, que são portas de alimentação diferentes das uma ou mais portas de alimentação para a introdução da terceira corrente resfriada na fase densa na zona intermediária do reator de polimerização de olefinas gás-sólidos.[0049] In the case where the polymer stream recovered from the cyclone is returned to the gas-solids polymerization reactor, the polymer stream is returned through one or more feed ports, which are feed ports other than the one or more ports supply for the introduction of the third cooled stream in the dense phase in the intermediate zone of the gas-solid olefin polymerization reactor.
[0050] De preferência, a terceira corrente resfriada compreende não mais do que 5% em peso de polímero sólido em relação ao peso total da terceira corrente resfriada, mais preferencialmente não mais que 3% em peso de polímero sólido, ainda mais preferencialmente não mais que 2% em peso de polímero sólido e mais preferencialmente não mais do que 1% em peso de polímero sólido.[0050] Preferably, the third cooled stream comprises no more than 5% by weight of solid polymer relative to the total weight of the third cooled stream, more preferably no more than 3% by weight of solid polymer, even more preferably no more than 2% by weight of solid polymer and more preferably not more than 1% by weight of solid polymer.
[0051] De acordo com a presente invenção, o gás de fluidização é retirado da zona superior do reator como segunda corrente, opcionalmente comprimido por um compressor, introduzido em um resfriador, retirado do resfriador como segunda corrente resfriada e dividido em uma terceira corrente resfriada e a primeira corrente. A primeira corrente é introduzida no reator na zona inferior, enquanto a terceira corrente resfriada é introduzida no reator através de uma ou mais portas de alimentação em uma área de alimentação da zona intermediária na fase densa na zona intermediária do reator. Assim, a terceira corrente não é misturada com partículas do polímero do(s) monômero(s) de olefina antes de entrar no reator e, portanto, não é introduzida no reator através das portas de alimentação para reintroduzir partículas do polímero do(s) monômero(s) de olefina no reator de polimerização de olefinas gás-sólidos.[0051] According to the present invention, the fluidization gas is removed from the upper zone of the reactor as a second stream, optionally compressed by a compressor, introduced into a cooler, removed from the cooler as a second cooled stream and divided into a third cooled stream and the first chain. The first stream is introduced into the reactor in the lower zone, while the cooled third stream is introduced into the reactor through one or more feed ports in a middle zone feed area in the dense phase in the middle zone of the reactor. Thus, the third stream is not mixed with polymer particles of the olefin monomer(s) before entering the reactor and is therefore not introduced into the reactor through the feed ports to reintroduce polymer particles of the olefin monomer(s). olefin monomer(s) in the gas-solid olefin polymerization reactor.
[0052] A área de alimentação da zona intermediária está preferencialmente localizada na superfície da zona intermediária entre a extremidade superior e 50% da altura total da zona intermediária, enquanto a extremidade inferior corresponde a 0% e a extremidade superior corresponde a 100% a altura total da zona intermediária. Mais preferencialmente, a área de alimentação da zona intermediária está localizada na superfície da zona intermediária entre a extremidade superior e 70% da altura total da zona intermediária.[0052] The feeding area of the intermediate zone is preferably located on the surface of the intermediate zone between the upper end and 50% of the total height of the intermediate zone, while the lower end corresponds to 0% and the upper end corresponds to 100% of the height total of the intermediate zone. More preferably, the buffer zone feeding area is located on the surface of the buffer zone between the upper end and 70% of the total height of the buffer zone.
[0053] De preferência, a terceira corrente resfriada é introduzida através dos uma ou mais portas de alimentação na fase densa na zona intermediária do reator de polimerização de olefina gás-sólidos em um ângulo de introdução de 5° a 75°, preferencialmente 10° a 65°, mais preferencialmente 15° a 60°. O ângulo de introdução é o ângulo entre uma projeção e uma linha perpendicular, enquanto a projeção é a projeção da direção da terceira corrente resfriada após a introdução no reator em um plano de projeção, que atravessa o plano tangente da forma geralmente cilíndrica da zona intermediária no local das uma ou mais portas de alimentação e ao longo de uma linha de interseção entre o plano tangente e a superfície geralmente cilíndrica da zona intermediária, enquanto o plano de projeção está localizado perpendicular ao plano tangente e enquanto a linha perpendicular cruza a superfície cilíndrica da zona intermediária no local das uma ou mais portas de alimentação, é paralela ao plano de projeção e é perpendicular ao plano tangente (confira a Figura 2). De preferência, o ângulo de introdução ideal para a introdução da terceira corrente resfriada foi encontrado para ser cerca de 20°.[0053] Preferably, the third cooled stream is introduced through the one or more feed ports into the dense phase in the intermediate zone of the gas-solids olefin polymerization reactor at an introduction angle of 5° to 75°, preferably 10° at 65°, more preferably 15° to 60°. The introduction angle is the angle between a projection and a perpendicular line, while the projection is the projection of the direction of the third stream cooled after introduction into the reactor onto a projection plane, which crosses the tangent plane of the generally cylindrical shape of the intermediate zone at the location of the one or more supply ports and along a line of intersection between the tangent plane and the generally cylindrical surface of the intermediate zone, while the projection plane is located perpendicular to the tangent plane and while the perpendicular line intersects the cylindrical surface of the intermediate zone at the location of the one or more supply ports, is parallel to the projection plane and is perpendicular to the tangent plane (see Figure 2). Preferably, the ideal introduction angle for introducing the third cooled stream has been found to be about 20°.
[0054] O número de portas de alimentação para a introdução da terceira corrente resfriada está na faixa de preferência de 1 a 15, mais preferencialmente de 2 a 10 e mais preferencialmente de 2 a 5.[0054] The number of supply ports for introducing the third cooled stream is preferably in the range of 1 to 15, more preferably 2 to 10 and most preferably 2 to 5.
[0055] As portas de alimentação são preferencialmente distribuídas através da zona intermediária do reator de polimerização de olefina gás-sólidos na direção axial e/ou radial, com a condição de que a terceira corrente resfriada seja introduzida na fase densa.[0055] The feed ports are preferably distributed through the intermediate zone of the gas-solids olefin polymerization reactor in the axial and/or radial direction, with the condition that the third cooled stream is introduced into the dense phase.
[0056] De preferência, o gás de fluidização da terceira corrente resfriada é comprimido por um compressor. O compressor pode estar localizado a montante ou a jusante do resfriador. Ainda mais preferencialmente, antes de ser introduzida no resfriador, a segunda corrente é introduzida em um compressor; retirada do compressor como a segunda corrente comprimida e introduzida como segunda corrente comprimida no resfriador.[0056] Preferably, the fluidization gas of the cooled third stream is compressed by a compressor. The compressor can be located upstream or downstream of the chiller. Even more preferably, before being introduced into the cooler, the second stream is introduced into a compressor; removed from the compressor as the second compressed stream and introduced as the second compressed stream into the cooler.
[0057] No resfriador, a segunda corrente é preferencialmente resfriada de tal modo que a segunda corrente resfriada e, como consequência, também a terceira corrente resfriada e/ou a primeira corrente, compreendem gás de fluidização condensado, de preferência juntamente com gás de fluidização gasoso. De preferência, a segunda corrente resfriada e, como consequência, também a terceira corrente resfriada e/ou a primeira corrente, compreendem de 1 a 30% em peso de gás de fluidização condensado, mais preferencialmente de 3 a 25% em peso de gás de fluidização condensado e mais preferencialmente de 5 a 20% em peso de gás de fluidização condensado, com base no peso total da segunda corrente resfriada e, como consequência, também na terceira corrente resfriada e/ou na primeira corrente. O peso restante da segunda corrente resfriada e, como consequência, também a terceira corrente resfriada e/ou a primeira corrente consistem preferencialmente em gás de fluidização gasoso.[0057] In the cooler, the second stream is preferably cooled in such a way that the second cooled stream and, as a consequence, also the third cooled stream and/or the first stream, comprise condensed fluidizing gas, preferably together with fluidizing gas gaseous. Preferably, the second cooled stream and, as a consequence, also the third cooled stream and/or the first stream, comprises from 1 to 30% by weight of condensed fluidizing gas, more preferably from 3 to 25% by weight of condensed fluidizing gas. fluidizing condensate and more preferably from 5 to 20% by weight of fluidizing gas condensate, based on the total weight of the second cooled stream and, as a consequence, also the third cooled stream and/or the first stream. The remaining weight of the second cooled stream and, as a consequence, also the third cooled stream and/or the first stream preferably consists of gaseous fluidization gas.
[0058] Em outra concretização, a segunda corrente resfriada não é condensada ou parcialmente condensada e não compreende gás de fluidização condensado. Como consequência, também a terceira corrente resfriada e a primeira corrente na referida concretização não compreendem gás de fluidização condensado.[0058] In another embodiment, the second cooled stream is not condensed or partially condensed and does not comprise condensed fluidization gas. As a consequence, also the third cooled stream and the first stream in said embodiment do not comprise condensed fluidization gas.
[0059] A segunda corrente resfriada é dividida na terceira corrente resfriada e a primeira corrente na proporção de 5:95 (v/v) a 75:25 (v/v), de preferência 7:93 (v/v) a 65:35 (v/v), mais preferencialmente 10:90 (v/v) a 50:50 (v/v).[0059] The second cooled stream is divided into the third cooled stream and the first stream in the ratio of 5:95 (v/v) to 75:25 (v/v), preferably 7:93 (v/v) to 65 :35 (v/v), more preferably 10:90 (v/v) to 50:50 (v/v).
[0060] Dependendo da divisão de volume entre a terceira corrente resfriada e a primeira corrente, a terceira corrente resfriada tem uma certa pressão e contribui para a velocidade superficial do gás da corrente ascendente na zona intermediária do reator.[0060] Depending on the volume division between the third cooled stream and the first stream, the third cooled stream has a certain pressure and contributes to the surface velocity of the upstream gas in the intermediate zone of the reactor.
[0061] A diferença de pressão entre a terceira corrente resfriada e a pressão de polimerização no reator de polimerização gás-sólidos, ΔP, é de pelo menos 0,1 bar, preferencialmente de pelo menos 0,3 bar, mais preferencialmente de pelo menos 0,5 bar. O limite superior para a diferença de pressão geralmente não é superior a 10 bar, de preferência não superior a 7 bar.[0061] The pressure difference between the third cooled stream and the polymerization pressure in the gas-solids polymerization reactor, ΔP, is at least 0.1 bar, preferably at least 0.3 bar, more preferably at least 0.5 bar. The upper limit for the pressure difference is generally no more than 10 bar, preferably no more than 7 bar.
[0062] É ainda preferido que a velocidade superficial do gás da corrente ascendente do gás de fluidização na zona intermediária do reator seja de 0,3 a 1,2 m/s, mais preferencialmente de 0,35 a 1,0 m/s, mais preferencialmente de 0,45 a 0,9 m/s.[0062] It is further preferred that the superficial gas velocity of the upward stream of fluidization gas in the intermediate zone of the reactor is 0.3 to 1.2 m/s, more preferably 0.35 to 1.0 m/s , more preferably 0.45 to 0.9 m/s.
[0063] Desse modo, a velocidade superficial do gás da primeira corrente de gás de fluidização introduzida na zona inferior é preferencialmente menor que a velocidade superficial do gás da corrente de fluxo ascendente do gás de fluidização na zona intermediária e está preferencialmente na faixa de 0,1 a 1,3 m/s, mais preferencialmente de 0,15 a 1,1 m/s, mais preferencialmente de 0,2 a 1,0 m/s.[0063] In this way, the surface gas velocity of the first fluidization gas stream introduced into the lower zone is preferably lower than the surface gas velocity of the fluidization gas upward flow stream in the middle zone and is preferably in the range of 0 1 to 1.3 m/s, more preferably 0.15 to 1.1 m/s, more preferably 0.2 to 1.0 m/s.
[0064] A densidade aparente da fase densa durante a polimerização está na faixa de 100 a 500 kg/m3, preferencialmente de 120 a 470 kg/m3, mais preferencialmente de 150 a 450 kg/m3.[0064] The apparent density of the dense phase during polymerization is in the range of 100 to 500 kg/m3, preferably 120 to 470 kg/m3, more preferably 150 to 450 kg/m3.
[0065] Verificou-se que a introdução da terceira corrente resfriada na fase densa na zona intermediária do reator de polimerização de olefina gás-sólidos melhora a mistura do gás de fluidização e das partículas de um polímero da pelo menos uma olefina na fase densa na zona intermediária do reator de polimerização de olefinas gás-sólidos. Como consequência, a troca de calor e a capacidade de resfriamento são melhoradas.[0065] It was found that the introduction of the third cooled stream in the dense phase in the intermediate zone of the gas-solids olefin polymerization reactor improves the mixing of the fluidization gas and particles of a polymer of at least one olefin in the dense phase in the intermediate zone of the gas-solid olefin polymerization reactor. As a consequence, heat exchange and cooling capacity are improved.
[0066] De preferência, a diferença da temperatura máxima e da temperatura mínima, ΔT, da fase densa durante a polimerização não é superior a 10° C, mais preferencialmente não superior a 7° C, ainda mais preferencialmente não superior a 5° C e mais preferencialmente não superior a 3° C.[0066] Preferably, the difference between the maximum temperature and the minimum temperature, ΔT, of the dense phase during polymerization is not more than 10° C, more preferably not more than 7° C, even more preferably not more than 5° C and most preferably not higher than 3°C.
[0067] Verificou-se que a introdução da terceira corrente resfriada na fase densa na zona intermediária do reator de polimerização de olefina gás-sólidos melhora a mistura do gás de fluidização e das partículas de um polímero da pelo menos uma olefina na fase densa na zona intermediária do reator de polimerização de olefina gás-sólidos para condições de mistura mais uniformes.[0067] It was found that the introduction of the third cooled stream in the dense phase in the intermediate zone of the gas-solids olefin polymerization reactor improves the mixing of the fluidization gas and particles of a polymer of at least one olefin in the dense phase in the intermediate zone of the gas-solids olefin polymerization reactor for more uniform mixing conditions.
[0068] Como consequência, a remoção de calor da fase densa é mais aprimorada.[0068] As a consequence, heat removal from the dense phase is further improved.
[0069] O perfil de temperatura ao longo da fase densa é mais uniforme com uma diferença mínima da temperatura máxima e da temperatura mínima, ΔT, da fase densa durante a polimerização.[0069] The temperature profile throughout the dense phase is more uniform with a minimum difference in the maximum temperature and minimum temperature, ΔT, of the dense phase during polymerization.
[0070] O perfil de temperatura mais uniforme leva a condições de polimerização mais homogêneas ao longo da fase densa, resultando em produtos de poliolefina mais homogêneos. Como consequência, o risco de produzir material polimérico fora da especificação é substancialmente reduzido.[0070] The more uniform temperature profile leads to more homogeneous polymerization conditions throughout the dense phase, resulting in more homogeneous polyolefin products. As a consequence, the risk of producing polymeric material outside of specification is substantially reduced.
[0071] A Fig. 1 mostra uma concretização do processo de polimerização de acordo com a presente invenção em um reator de leito fluidizado com uma grade de fluidização.[0071] Fig. 1 shows an embodiment of the polymerization process according to the present invention in a fluidized bed reactor with a fluidization grid.
[0072] A Fig. 2 mostra a configuração experimental da medição de temperatura na parte experimental.[0072] Fig. 2 shows the experimental setup of temperature measurement in the experimental part.
[0073] A Figura 3 mostra a definição do ângulo de introdução da terceira corrente resfriada. Sinais de referência para a Fig. 1 1 reator de leito fluidizado 2 zona inferior 3 zona intermediária 4 zona de desengate (zona superior) 5 leito fluidizado (zona densa) 6 primeira corrente de gás fluidizado 7 segunda corrente de gás fluidizado 8 compressor 9 segunda corrente comprimida de gás fluidizado 10 resfriador 11 segunda corrente resfriada de gás fluidizado 12 terceira corrente resfriada de gás fluidizado 13 portas de alimentação para a terceira corrente resfriada de gás fluidizado 14 porta de alimentação para o catalisador de polimerização 15 retirada de polímero[0073] Figure 3 shows the definition of the introduction angle of the third cooled current. Reference signals for Fig. 1 1 fluidized bed reactor 2 lower zone 3 middle zone 4 release zone (upper zone) 5 fluidized bed (dense zone) 6 first fluidized gas stream 7 second fluidized gas stream 8 compressor 9 second compressed fluidized gas stream 10 cooler 11 second cooled fluidized gas stream 12 third cooled fluidized gas stream 13 feed ports for the third cooled fluidized gas stream 14 feed port for the polymerization catalyst 15 polymer withdrawal
[0074]16 grade de fluidização[0074]16 fluidization grid
[0075] A Fig. 1 mostra uma concretização do sistema de reator de polimerização de olefina gás-sólidos de acordo com a presente invenção. O reator de leito fluidizado (1) compreende uma zona inferior (2), uma zona intermediária (3) e uma zona de desengate como zona superior (4). A zona intermediária (3) e a zona inferior (2) são separadas pela grade de fluidização (16). A primeira corrente de gás fluidizado (6) entra no reator de leito fluidizado (1) através da zona inferior (2) e flui para cima, assim passando a grade de fluidização (16) e entrando na zona intermediária (3). Devido à forma substancialmente cilíndrica da zona intermediária (3), a velocidade do gás é constante, de modo que, acima da grade de fluidização (16), o leito fluidizado (5) é estabelecido na zona intermediária (3). Devido à forma cônica da zona de desengate (4), o gás que entra na zona de desengate (4) se expande para que o gás se desengate do produto de poliolefina da reação de polimerização, de modo que o leito fluidizado (5) fique confinado na zona intermediária (3) e a parte inferior da zona de desengate (4). O catalisador de polimerização é introduzido no reator de leito fluidizado (1) através da porta de alimentação (14) diretamente no leito fluidizado (5). O produto de poliolefina do processo de polimerização é retirado do reator de leito fluidizado através da saída (15).[0075] Fig. 1 shows an embodiment of the gas-solid olefin polymerization reactor system according to the present invention. The fluidized bed reactor (1) comprises a lower zone (2), an intermediate zone (3) and a release zone as an upper zone (4). The intermediate zone (3) and the lower zone (2) are separated by the fluidization grid (16). The first stream of fluidized gas (6) enters the fluidized bed reactor (1) through the lower zone (2) and flows upwards, thus passing the fluidization grid (16) and entering the intermediate zone (3). Due to the substantially cylindrical shape of the intermediate zone (3), the gas velocity is constant, so that, above the fluidization grid (16), the fluidized bed (5) is established in the intermediate zone (3). Due to the conical shape of the disengagement zone (4), the gas entering the disengagement zone (4) expands so that the gas disengages from the polyolefin product of the polymerization reaction, so that the fluidized bed (5) becomes confined to the middle zone (3) and the bottom of the disengagement zone (4). The polymerization catalyst is introduced into the fluidized bed reactor (1) through the feed port (14) directly into the fluidized bed (5). The polyolefin product from the polymerization process is removed from the fluidized bed reactor through the outlet (15).
[0076] O gás fluidizado é retirado da zona de desengate (4) como segunda corrente de gás de fluidização (7) e introduzido em um compressor (8). A segunda corrente comprimida (9) é retirada do compressor (8) e introduzida em um resfriador (10). A segunda corrente resfriada (11) é retirada do resfriador (10) e dividida em uma terceira corrente resfriada (12) e na primeira corrente (6). A terceira corrente resfriada (12) é introduzida no leito fluidizado (5) do reator de leito fluidizado (1) através de uma ou mais portas de alimentação (13), de modo que o gás fluidizado da terceira corrente resfriada (12) seja direcionado para o leito fluidizado (5). Sinais de referência para a Figura 3 A projeção da direção da terceira corrente resfriada b linha perpendicular c plano de projeção d plano tangente e localização da porta de alimentação f linha de interseção g superfície geralmente cilíndrica da zona intermediária α ângulo de introdução Y ângulo entre os planos (c) e (d)[0076] The fluidized gas is removed from the disengagement zone (4) as a second stream of fluidization gas (7) and introduced into a compressor (8). The second compressed stream (9) is removed from the compressor (8) and introduced into a cooler (10). The second cooled stream (11) is removed from the cooler (10) and divided into a third cooled stream (12) and the first stream (6). The third cooled stream (12) is introduced into the fluidized bed (5) of the fluidized bed reactor (1) through one or more supply ports (13), so that the fluidized gas from the third cooled stream (12) is directed to the fluidized bed (5). Reference signs for Figure 3 A projection of the direction of the third cooled stream b perpendicular line c projection plane d tangent plane e location of the feed port f intersection line g generally cylindrical surface of the intermediate zone α angle of introduction Y angle between plans (c) and (d)
[0077] A Fig. 3 demonstra a definição do ângulo de introdução α da terceira corrente resfriada. O referido ângulo de introdução (α) é o ângulo entre uma projeção (a) e uma linha perpendicular (b), enquanto a projeção (a) é a projeção da direção da terceira corrente resfriada após a introdução no reator em um plano de projeção (c), que atravessa o plano tangente (d) do formato geralmente cilíndrico (g) da zona intermediária no local de uma ou mais portas de alimentação (e) e ao longo de uma linha de interseção (f) entre o plano tangente (d) e a superfície geralmente cilíndrica (g) da zona intermediária, enquanto o plano de projeção (c) está localizado perpendicular ao plano tangente (d) (Y = 90°), e enquanto a linha perpendicular (b) atravessa a superfície geralmente cilíndrica (g) da zona intermediária no local da porta de alimentação (e), é paralelo ao plano de projeção (c) e é perpendicular ao plano tangente (d)[0077] Fig. 3 demonstrates the definition of the introduction angle α of the third cooled stream. Said introduction angle (α) is the angle between a projection (a) and a perpendicular line (b), while projection (a) is the projection of the direction of the third cooled stream after introduction into the reactor on a projection plane (c), which passes through the tangent plane (d) of the generally cylindrical shape (g) of the intermediate zone at the location of one or more supply ports (e) and along a line of intersection (f) between the tangent plane ( d) and the generally cylindrical surface (g) of the intermediate zone, while the projection plane (c) is located perpendicular to the tangent plane (d) (Y = 90°), and while the perpendicular line (b) crosses the generally cylindrical (g) of the intermediate zone at the location of the feed port (e), is parallel to the projection plane (c) and is perpendicular to the tangent plane (d)
[0078] A Fig. 2 mostra a configuração do reator usada para o exemplo 1 da presente invenção. Desse modo, as dimensões da instalação do reator são apresentadas na Fig 2. A instalação do reator compreende um reator de leito fluidizado compreendendo uma grade de fluidização (ou placa distribuidora) na qual antes do início dos experimentos, pó de HDPE foi preenchido.[0078] Fig. 2 shows the reactor configuration used for example 1 of the present invention. Thus, the dimensions of the reactor installation are presented in Fig 2. The reactor installation comprises a fluidized bed reactor comprising a fluidization grid (or distributor plate) into which before the start of the experiments, HDPE powder was filled.
[0079] A configuração experimental mencionada acima foi empregada para avaliar o efeito do conceito de gás fluidizado dividido na capacidade de resfriamento e na homogeneidade térmica no reator de leito fluidizado. Através da entrada de gás no fundo do reator de leito fluidizado, o gás de fluidização frio foi introduzido a uma taxa de alimentação volumétrica igual a 137 m3/h para estabelecer uma velocidade superficial do gás logo acima da grade de fluidização de 0,54 m/s, de modo que um leito fluidizado de HDPE com uma altura de 86 cm foi estabelecido na zona intermediária do reator acima da grade de fluidização. A velocidade superficial do gás no final da parte horizontal do reator fluidizado (isto é, final da fase densa) foi mantida constante a 0,54 m/s durante todo o experimento.[0079] The experimental setup mentioned above was employed to evaluate the effect of the split fluidized gas concept on the cooling capacity and thermal homogeneity in the fluidized bed reactor. Through the gas inlet at the bottom of the fluidized bed reactor, cold fluidization gas was introduced at a volumetric feed rate equal to 137 m3/h to establish a superficial gas velocity just above the fluidization grid of 0.54 m /s, so that an HDPE fluidized bed with a height of 86 cm was established in the middle zone of the reactor above the fluidization grid. The surface velocity of the gas at the end of the horizontal part of the fluidized reactor (i.e., end of the dense phase) was kept constant at 0.54 m/s throughout the experiment.
[0080] A temperatura no reator de leito fluidizado é medida ao longo de todo o experimento em três pontos de medição T1, situado em um ponto a 5 cm acima da placa de distribuição, T2, localizado num ponto de 80 cm acima da placa de distribuição e T3, localizado em um ponto de 136 cm acima da placa de distribuição. Desse modo, nos pontos de medição T1 e T2, a temperatura da fase densa do leito fluidizado é medida enquanto que no ponto de medição T3 uma temperatura de mistura de gás e sólidos na fase pobre do leito fluidizado acima da fase densa do leito fluidizado é medida.[0080] The temperature in the fluidized bed reactor is measured throughout the entire experiment at three measuring points T1, located at a point 5 cm above the distribution plate, T2, located at a point 80 cm above the distribution plate. distribution and T3, located at a point 136 cm above the distribution plate. Thus, at measuring points T1 and T2, the temperature of the dense phase of the fluidized bed is measured while at measuring point T3 a mixture temperature of gas and solids in the lean phase of the fluidized bed above the dense phase of the fluidized bed is measured. measure.
[0081] 2,5 minutos após o início da introdução do gás de fluidização frio, o aquecimento do gás de fluidização foi ligado e o gás de fluidização foi controlado para ter uma temperatura de 100° C na entrada da extremidade inferior do leito fluidizado. A alimentação de gás de fluidização quente foi mantida a um fluxo constante de 137 m3/h. O pó de HDPE no leito fluidizado foi aquecido pelo gás de fluidização quente até o equilíbrio térmico ser alcançado após cerca de 70 minutos após o início da introdução do gás de fluidização quente. Os pontos de medição de temperatura T1 e T3 foram desviando um do outro por cerca de 3° C, mostrando que as condições de mistura de gás-sólido no leito não são ideais (ou seja, T1 = 73° C e T3 = 70° C).[0081] 2.5 minutes after starting to introduce the cold fluidizing gas, the heating of the fluidizing gas was turned on and the fluidizing gas was controlled to have a temperature of 100° C at the inlet of the lower end of the fluidized bed. The hot fluidization gas supply was maintained at a constant flow of 137 m3/h. The HDPE powder in the fluidized bed was heated by the hot fluidizing gas until thermal equilibrium was reached after about 70 minutes after the introduction of the hot fluidizing gas began. The temperature measurement points T1 and T3 were deviating from each other by about 3° C, showing that the gas-solid mixing conditions in the bed are not ideal (i.e., T1 = 73° C and T3 = 70° W).
[0082] 72 min após o início da introdução do gás de fluidização quente a partir do fundo do reator, sua vazão volumétrica foi reduzida de 137 m3/h para 91 m3/h e, ao mesmo tempo, a corrente de circulação de gás de fluidização resfriada (ou seja, em temperatura igual a 25° C) foi reintroduzida no reator de leito fluidizado através de um ponto de injeção na zona intermediária do reator de leito fluidizado na zona densa do pó de HDPE em uma direção descendente em um ângulo de 20°, determinado a partir da forma cilíndrica geral da zona intermediária. A corrente de circulação de gás de fluidização resfriada tinha um fluxo constante de 46 m3/h e uma diferença de pressão entre esse ponto de injeção e o reator de leito fluidizado foi igual a 3 bar (ou seja, ΔP = 3 bar). Com o fluxo constante do gás de fluidização quente de 91 m3/h, a divisão da corrente de circulação de gás de fluidização resfriada (JG) e da corrente de gás de fluidização quente (FG) foi de 33,5:66,5 (v/v).[0082] 72 min after the start of the introduction of hot fluidization gas from the bottom of the reactor, its volumetric flow rate was reduced from 137 m3/h to 91 m3/h and, at the same time, the fluidization gas circulation current cooled (i.e. at a temperature equal to 25° C) was reintroduced into the fluidized bed reactor through an injection point in the intermediate zone of the fluidized bed reactor into the HDPE powder dense zone in a downward direction at an angle of 20 °, determined from the general cylindrical shape of the intermediate zone. The cooled fluidization gas circulation stream had a constant flow of 46 m3/h and a pressure difference between this injection point and the fluidized bed reactor was equal to 3 bar (i.e., ΔP = 3 bar). With the constant hot fluidizing gas flow of 91 m3/h, the split of the cooled fluidizing gas circulation stream (JG) and the hot fluidizing gas stream (FG) was 33.5:66.5 ( v/v).
[0083] Após a introdução da corrente de circulação de gás de fluidização resfriada a t = 72 min, a temperatura nos três pontos de medição cai em cerca de 10° C até que novamente seja obtido um equilíbrio.[0083] After the introduction of the cooled fluidization gas circulation stream at t = 72 min, the temperature at the three measuring points drops by about 10° C until an equilibrium is obtained again.
[0084] Tem que ser destacado que, durante a fase de aquecimento do pó de HDPE no leito fluidizado em t = 2,5 min a t = 72 min as temperaturas da fase densa do leito fluidizado T1 e T3 foram desviando umas das outras por 3° C. Após a introdução da corrente de circulação de gás de fluidização resfriado todos os três pontos de medição foram exatamente os mesmos (T1 = T2 = T3= 60° C).[0084] It must be highlighted that, during the heating phase of the HDPE powder in the fluidized bed at t = 2.5 min to t = 72 min, the temperatures of the dense phase of the fluidized bed T1 and T3 were deviating from each other by 3 ° C. After introducing the cooled fluidization gas circulation stream all three measuring points were exactly the same (T1 = T2 = T3 = 60° C).
[0085] O contato da corrente de circulação de gás de fluidização resfriada e o pó de HDPE no leito fluidizado leva a uma mistura melhorada do pó de polímero no leito fluidizado, resultando em uma troca de calor eficiente e em uma temperatura decrescente do leito fluidizado. A partir do mesmo perfil de temperatura nos pontos de medição da fase densa do leito fluidizado T1 e T2 e o ponto de medição da temperatura da mistura de gás e sólidos na fase pobre do leito fluidizado T3 pode concluir-se que a corrente de circulação de gás de fluidização resfriada contribui para a remoção suficiente de calor do leito fluidizado.[0085] Contact of the cooled fluidization gas circulation stream and the HDPE powder in the fluidized bed leads to improved mixing of the polymer powder in the fluidized bed, resulting in efficient heat exchange and a decreasing temperature of the fluidized bed . From the same temperature profile at the measuring points of the dense phase of the fluidized bed T1 and T2 and the measuring point of the temperature of the mixture of gas and solids in the lean phase of the fluidized bed T3 it can be concluded that the circulation current of Cooled fluidization gas contributes to sufficient heat removal from the fluidized bed.
[0086] Nos Exemplos 2-4, a mesma instalação de reator utilizada para o Exemplo 1 foi empregada, com a única diferença sendo que T1 foi localizada no meio da zona densa do reator de leito fluidizado, T2 foi localizada no tubo de entrada da corrente de circulação de gás de fluidização resfriada e T3 foi localizada na saída superior do tubo de gás (veja a Figura 3).[0086] In Examples 2-4, the same reactor installation used for Example 1 was employed, with the only difference being that T1 was located in the middle of the dense zone of the fluidized bed reactor, T2 was located in the inlet tube of the fluidized bed reactor. cooled fluidization gas circulation stream and T3 was located at the top outlet of the gas tube (see Figure 3).
[0087] Através da entrada de gás no fundo do reator de leito fluidizado, foi introduzido gás de fluidização quente (FG) a uma taxa de alimentação igual a 150 m3/h para estabelecer uma velocidade superficial do gás logo acima da grade de fluidização de 0,60 m/s. A velocidade superficial do gás no final da parte horizontal do reator fluidizado (isto é, final da fase densa) foi mantida constante a 0,60 m/s durante todo o experimento.[0087] Through the gas inlet at the bottom of the fluidized bed reactor, hot fluidization gas (FG) was introduced at a feed rate equal to 150 m3/h to establish a superficial gas velocity just above the fluidization grid of 0.60 m/s. The surface velocity of the gas at the end of the horizontal part of the fluidized reactor (i.e., end of the dense phase) was maintained constant at 0.60 m/s throughout the experiment.
[0088] A temperatura no reator de leito fluidizado após 60 minutos de operação atingiu um valor de estado estacionário (equilíbrio térmico) de 60° C, medida em três pontos de medição T1 (situado no meio da zona densa do reator), T2 (localizado na corrente de circulação de gás de fluidização resfriada) e T3 (localizado na saída superior do tubo de gás). A alimentação do gás de fluidização a quente foi mantida a um fluxo constante de 150 m3/h.[0088] The temperature in the fluidized bed reactor after 60 minutes of operation reached a steady state value (thermal equilibrium) of 60° C, measured at three measuring points T1 (located in the middle of the reactor's dense zone), T2 ( located in the cooled fluidization gas circulation stream) and T3 (located at the top outlet of the gas tube). The hot fluidization gas supply was maintained at a constant flow of 150 m3/h.
[0089] 62 minutos após o início da introdução do gás de fluidização quente na zona inferior do reator de leito fluidizado, o gás de fluidização retirado da zona superior do reator de leito fluidizado foi direcionado através de uma unidade de compressor/resfriador para resfriá-lo a uma temperatura igual a 25° C antes de reintroduzir a corrente de gás de fluidização resfriada (FG) na zona inferior do reator de leito fluidizado. A vazão volumétrica do gás de fluidização resfriado não foi alterada e foi igual a 150 m3/h. Não foi usada nenhuma corrente de circulação de gás de fluidização resfriada (gás de jato (JG)) e a divisão entre a corrente de gás de jato (JG) e a corrente de gás de fluidização (FG) foi de 0,0:100,0 (v/v).[0089] 62 minutes after beginning the introduction of the hot fluidizing gas into the lower zone of the fluidized bed reactor, the fluidizing gas withdrawn from the upper zone of the fluidized bed reactor was directed through a compressor/cooler unit to cool it. it at a temperature equal to 25° C before reintroducing the cooled fluidization gas stream (FG) into the lower zone of the fluidized bed reactor. The volumetric flow rate of the cooled fluidization gas was not changed and was equal to 150 m3/h. No cooled fluidization gas circulation stream (jet gas (JG)) was used and the split between jet gas stream (JG) and fluidization gas stream (FG) was 0.0:100 .0 (v/v).
[0090] A temperatura na fase densa do leito fluidizado capturado pelo ponto de medição T1 foi igual a 60° C na operação de estado estacionário (introdução de corrente FG quente). Depois disso, o leito fluidizado foi resfriado usando apenas gás de fluidização resfriado (FG) por 30 min.[0090] The temperature in the dense phase of the fluidized bed captured by measuring point T1 was equal to 60° C in steady state operation (introduction of hot FG current). After that, the fluidized bed was cooled using only chilled fluidizing gas (FG) for 30 min.
[0091] A taxa de diminuição de temperatura no reator de leito fluidizado (medida no ponto de medição T1) após 10 min, 20 min e 30 min (ΔT10, ΔT20 e ΔT30) foi igual a 15° C/10 min, 20,5° C/20 min e 25° C/30 min, respectivamente.[0091] The temperature decrease rate in the fluidized bed reactor (measured at measuring point T1) after 10 min, 20 min and 30 min (ΔT10, ΔT20 and ΔT30) was equal to 15° C/10 min, 20, 5° C/20 min and 25° C/30 min, respectively.
[0092] As principais condições e resultados desse experimento estão resumidos na Tabela 1. Tabela 1: Condições e principais resultados do Exemplo 2. [0092] The main conditions and results of this experiment are summarized in Table 1. Table 1: Conditions and main results of Example 2.
[0093] O Exemplo 2 foi repetido. O aquecimento do reator de leito fluidizado foi realizado seguindo o procedimento descrito no Exemplo 2. A temperatura no reator de leito fluidizado, após 60 minutos de operação atingiu um valor de estado estacionário (equilíbrio térmico) de 60° C, medido em três pontos de medição T1 (situado no meio da zona densa do reator), T2 (localizado na corrente de circulação de gás de fluidização resfriada) e T3 (localizado na saída superior do tubo de gás). A alimentação do gás de fluidização quente foi mantida a um fluxo constante de 150 m3/h.[0093] Example 2 was repeated. Heating of the fluidized bed reactor was carried out following the procedure described in Example 2. The temperature in the fluidized bed reactor, after 60 minutes of operation, reached a steady state value (thermal equilibrium) of 60° C, measured at three points of measuring T1 (located in the middle of the dense zone of the reactor), T2 (located in the cooled fluidization gas circulation stream) and T3 (located at the upper exit of the gas tube). The hot fluidization gas supply was maintained at a constant flow of 150 m3/h.
[0094] 62 minutos após o início da introdução do gás de fluidização quente a partir do fundo do reator de leito fluidizado, o gás de fluidização retirado da zona superior do reator de leito fluidizado foi direcionado através de uma unidade de compressor/resfriador para resfriá-lo a uma temperatura igual a 25° C. A vazão volumétrica de gás da corrente de gás de fluidização resfriada (FG) reintroduzida na zona inferior do reator de leito fluidizado foi reduzida de 150 m3/h para 110 m3/h. Neste experimento, a corrente de circulação de gás de fluidização resfriada (corrente de jato de gás (JG)) com uma temperatura de 25° C foi introduzida no reator de leito fluidizado através de um ponto de injeção na zona intermediária do reator de leito fluidizado na zona densa do pó de HDPE no sentido descendente em um ângulo de 20°, determinado a partir da forma cilíndrica geral da zona intermediária (ΔP para injetar JG foi de 5,0 bar, ver a Tabela 2) e a divisão entre a corrente de circulação de gás de fluidização (JG) e a corrente de gás de fluidização (FG) foi 26,7:73,3 (v/v).[0094] 62 minutes after beginning the introduction of the hot fluidizing gas from the bottom of the fluidized bed reactor, the fluidizing gas withdrawn from the upper zone of the fluidized bed reactor was directed through a compressor/cooler unit to cool it at a temperature equal to 25° C. The volumetric gas flow rate of the cooled fluidization gas stream (FG) reintroduced into the lower zone of the fluidized bed reactor was reduced from 150 m3/h to 110 m3/h. In this experiment, the cooled fluidization gas circulation stream (gas jet stream (JG)) with a temperature of 25°C was introduced into the fluidized bed reactor through an injection point in the middle zone of the fluidized bed reactor. in the dense zone of HDPE powder downwards at an angle of 20°, determined from the overall cylindrical shape of the intermediate zone (ΔP for injecting JG was 5.0 bar, see Table 2) and the division between current of fluidization gas circulation (JG) and the fluidization gas stream (FG) was 26.7:73.3 (v/v).
[0095] A temperatura na fase densa do leito fluidizado capturada pelo ponto de medição T1 foi igual a 60° C na operação de estado estacionário (introdução de corrente FG quente). Depois disso, o reator de leito fluidizado foi resfriado usando ambos FG e JG por 30 min.[0095] The temperature in the dense phase of the fluidized bed captured by measuring point T1 was equal to 60° C in steady state operation (introduction of hot FG current). After that, the fluidized bed reactor was cooled using both FG and JG for 30 min.
[0096] A taxa de diminuição de temperatura no reator de leito fluidizado (medida no ponto de medição T1) após 10 min, 20 min e 30 min (ΔT10, ΔT20 e ΔT30) foi igual a 17° C/10 min, 24,5° C/20 min e 28° C/30 min, respectivamente.[0096] The temperature decrease rate in the fluidized bed reactor (measured at measuring point T1) after 10 min, 20 min and 30 min (ΔT10, ΔT20 and ΔT30) was equal to 17° C/10 min, 24, 5° C/20 min and 28° C/30 min, respectively.
[0097] As principais condições e resultados desse experimento estão resumidos na Tabela 2. Tabela 2: Condições e principais resultados do Exemplo 3. [0097] The main conditions and results of this experiment are summarized in Table 2. Table 2: Conditions and main results of Example 3.
[0098] O Exemplo 2 foi repetido. O aquecimento do reator de leito fluidizado foi realizado seguindo o procedimento descrito no Exemplo 2. A temperatura no reator de leito fluidizado, após 60 minutos de operação atingiu um valor de estado estacionário (equilíbrio térmico) de 60° C, medido em três pontos de medição T1 (situado no meio da zona densa do reator), T2 (localizado na corrente de circulação de gás de fluidização resfriado) e T3 (localizado na saída superior do tubo de gás). A alimentação do gás de fluidização quente foi mantida a um fluxo constante de 150 m3/h.[0098] Example 2 was repeated. Heating of the fluidized bed reactor was carried out following the procedure described in Example 2. The temperature in the fluidized bed reactor, after 60 minutes of operation, reached a steady state value (thermal equilibrium) of 60° C, measured at three points of measurement T1 (located in the middle of the dense zone of the reactor), T2 (located in the cooled fluidization gas circulation stream) and T3 (located at the top outlet of the gas tube). The hot fluidization gas supply was maintained at a constant flow of 150 m3/h.
[0099] 62 minutos após o início da introdução do gás de fluidização quente a partir do fundo do reator de leito fluidizado, o gás de fluidização retirado da zona superior do reator de leito fluidizado foi direcionado através de uma unidade de compressor/resfriador para resfriá-lo a uma temperatura igual a 25° C. A vazão volumétrica de gás da corrente de gás de fluidização resfriada (FG) reintroduzida na zona inferior do reator de leito fluidizado foi reduzida de 150 m3/h para 110 m3/h. Neste experimento, a corrente de circulação de gás de fluidização resfriada (jato de gás (JG)), com uma temperatura de 25° C, foi introduzida no reator de leito fluidizado através de um ponto de injeção na zona intermediária do reator de leito fluidizado na zona densa do pó de HDPE no sentido descendente em um ângulo de 20°, determinado a partir da forma cilíndrica geral da zona intermediária (ΔP para injetar JG foi de 2,25 bar, ver a Tabela 3) e a divisão entre a corrente de circulação de gás de fluidização (JG) e a corrente de gás de fluidização (FG) foi 26,7:73,3 (v/v).[0099] 62 minutes after beginning the introduction of the hot fluidizing gas from the bottom of the fluidized bed reactor, the fluidizing gas withdrawn from the upper zone of the fluidized bed reactor was directed through a compressor/cooler unit to cool it at a temperature equal to 25° C. The volumetric gas flow rate of the cooled fluidization gas stream (FG) reintroduced into the lower zone of the fluidized bed reactor was reduced from 150 m3/h to 110 m3/h. In this experiment, the cooled fluidization gas circulation stream (gas jet (JG)), with a temperature of 25°C, was introduced into the fluidized bed reactor through an injection point in the intermediate zone of the fluidized bed reactor. in the dense zone of HDPE powder downwards at an angle of 20°, determined from the overall cylindrical shape of the intermediate zone (ΔP for injecting JG was 2.25 bar, see Table 3) and the division between current of fluidization gas circulation (JG) and the fluidization gas stream (FG) was 26.7:73.3 (v/v).
[0100] A temperatura na fase densa do leito fluidizado capturada pelo ponto de medição T1 foi igual a 60° C na operação de estado estacionário (introdução de corrente FG quente). Depois disso, o reator de leito fluidizado foi resfriado usando ambos FG e JG por 30 min.[0100] The temperature in the dense phase of the fluidized bed captured by measuring point T1 was equal to 60° C in steady state operation (introduction of hot FG current). After that, the fluidized bed reactor was cooled using both FG and JG for 30 min.
[0101] A taxa de diminuição de temperatura no reator de leito fluidizado (medida no ponto de medição T1) após 10 min, 20 min e 30 min (ΔT10, ΔT20 e ΔT30) foi igual a 16° C/10 min, 23,5° C/20 min e 28° C/30 min, respectivamente.[0101] The temperature decrease rate in the fluidized bed reactor (measured at measuring point T1) after 10 min, 20 min and 30 min (ΔT10, ΔT20 and ΔT30) was equal to 16° C/10 min, 23, 5° C/20 min and 28° C/30 min, respectively.
[0102] As principais condições e resultados desse experimento estão resumidos na Tabela 3. Tabela 3. Condições e principais resultados do Exemplo 4. [0102] The main conditions and results of this experiment are summarized in Table 3. Table 3. Conditions and main results of Example 4.
[0103] Ao comparar os resultados mostrados na Tabela 1 com os mostrados nas Tabelas 2 e 3, pode-se observar que o uso de JG tem uma influência positiva no efeito/capacidade de resfriamento no reator de leito fluidizado. Mais especificamente, a taxa de resfriamento no reator de leito fluidizado, expressa por ΔT10, ΔT20 e ΔT30, é aumentada quando JG é usado. Também é aparente que, mesmo com uma queda de pressão mais baixa ΔP para injetar JG, o efeito de resfriamento de JG no reator de leito fluidizado é totalmente mantido e é melhor comparado ao exemplo comparativo 1, onde todo o gás de fluidização foi introduzido a partir do fundo do reator de leito fluidizado. Da mesma forma, a densidade aparente fluidizada atinge valores mais altos (330 kg/m3 e 325 kg/m3) em comparação com o exemplo comparativo 1 (ou seja, 250 kg/m3), que é uma indicação direta de redução de carregamento de sólidos.[0103] When comparing the results shown in Table 1 with those shown in Tables 2 and 3, it can be seen that the use of JG has a positive influence on the cooling effect/capacity in the fluidized bed reactor. More specifically, the cooling rate in the fluidized bed reactor, expressed by ΔT10, ΔT20 and ΔT30, is increased when JG is used. It is also apparent that even with a lower pressure drop ΔP to inject JG, the cooling effect of JG in the fluidized bed reactor is fully maintained and is better compared to comparative example 1, where all the fluidization gas was introduced at from the bottom of the fluidized bed reactor. Likewise, the fluidized bulk density reaches higher values (330 kg/m3 and 325 kg/m3) compared to comparative example 1 (i.e. 250 kg/m3), which is a direct indication of reduced fluid loading. solids.
Claims (14)
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|---|---|---|---|
| EP17202389.7 | 2017-11-17 | ||
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