BR112020026659B1 - Aparelhos e métodos para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização - Google Patents

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SISTEMA DE INJEÇÃO DE CATALISADOR MULTIESTÁGIO PARA UM REATOR DE POLIMERIZAÇÃO DE OLEFINAS. Esta divulgação se refere a um método e um aparelho para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização. O aparelho compreende: um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador; um segundo duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto dentro do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador; um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador; um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto dentro do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador; um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador compreendendo uma seção a montante e uma seção a jusante, a seção a jusante terminando dentro do reator de polimerização; e um duto de distribuição de diluente; o primeiro e o segundo dutos de distribuição de componente de catalisador sendo cada um aberto e coterminando no primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador; o primeiro duto de mistura de componentes do catalisador e o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador sendo cada um aberto e coterminando na seção a montante do segundo duto de (...).

Description

CAMPO TÉCNICO
[001] Esta divulgação se refere a um método e um aparelho para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[002] Os processos de polimerização em solução são geralmente realizados a temperaturas acima do ponto de fusão do homopolímero ou copolímero de etileno que está sendo produzido. Em um processo típico de polimerização em solução, componentes de catalisador, solvente, monômeros e hidrogênio são fornecidos sob pressão a um ou mais reatores. Para a polimerização de etileno ou copolimerização de etileno, as temperaturas do reator podem variar de cerca de 80°C a cerca de 300°C, enquanto as pressões geralmente variam de cerca de 3 MPag a cerca de 45 MPag. Na polimerização em solução, o homopolímero ou copolímero de etileno produzido permanece dissolvido no solvente sob as condições do reator. O tempo de residência do solvente no reator é relativamente curto, por exemplo, de cerca de 1 segundo a cerca de 20 minutos. O processo de solução pode ser operado sob uma ampla gama de condições de processo que permitem a produção de uma ampla variedade de polímeros de etileno.
[003] A Patente U.S. 6,956,094 ensina um polímero formado pelo processo de combinação contínua de uma pasta de componente de catalisador com uma solução de componente de catalisador, seguido pelo contato com etileno e α-olefinas em um reator de leito fluidizado em fase gasosa; a pasta compreendendo um ativador suportado em um material de suporte.
[004] A Publicação do Pedido de Patente U.S. 2010/041841 divulga um bocal para injeção de catalisador que compreende um duto para injeção de um catalisador líquido, uma pasta de catalisador ou misturas dos mesmos em um reator de polimerização de olefina. O bocal compreende um membro de suporte que está pelo menos parcialmente disposto em torno da superfície externa do duto, definindo um segundo anular entre os mesmos.
[005] As Patentes U.S. 6,130,300, 6,723,677, 6,878,658, 7,666,810, e as publicações de Pedido de Patente U.S. 2016/0229964 e 2017/0044357 descrevem a utilização dos catalisadores Ziegler-Natta na polimerização em solução de olefinas.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[006] As formas de realização desta divulgação incluem um método e aparelho para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes a um reator de polimerização.
[007] Uma forma de realização da divulgação é um aparelho para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização, o aparelho compreendendo: um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador; um segundo duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto dentro do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador; um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador; um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto dentro do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador; um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador compreendendo uma seção a montante e uma seção a jusante; e um duto de distribuição de diluente; o primeiro e o segundo dutos de distribuição de componente de catalisador sendo cada um aberto e coterminando no primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, o primeiro duto de mistura de componentes do catalisador e o terceiro duto de distribuição de componentes do catalisador sendo cada um aberto e coterminando na seção a montante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, o duto de distribuição de diluente sendo aberto e terminando na seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, a seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador sendo aberto e terminando dentro da reator de polimerização; em que pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel em um primeiro solvente é distribuído sob pressão juntamente com o primeiro solvente para o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador através do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel em um segundo solvente é distribuído sob pressão juntamente com o segundo solvente para o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador através do segundo duto de distribuição de componente de catalisador, pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel em um terceiro solvente é distribuído sob pressão juntamente com o terceiro solvente para a seção a montante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador através do terceiro duto de distribuição de componente de catalisador e pelo menos um diluente é distribuído sob pressão para a seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador através do duto de distribuição de diluente; pelo qual, o pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel no primeiro solvente entra em contato com o pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel no segundo solvente dentro do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador para formar um suporte de catalisador, o pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel no terceiro solvente entra em contato com o suporte de catalisador dentro da seção a montante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador para formar um catalisador de pré-polimerização e o pelo menos um diluente entra em contato com o catalisador de pré-polimerização dentro da seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador antes de ser expelido para o reator de polimerização.
[008] Em uma forma de realização, um segundo duto de distribuição de componente de catalisador está disposto substancialmente de forma coaxial dentro de um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador de modo que as extremidades abertas do primeiro e segundo dutos de distribuição de componente de catalisador coterminem em um arranjo substancialmente concêntrico em um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador.
[009] Em uma forma de realização, um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador está disposto substancialmente de forma coaxial dentro de um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador de modo que as extremidades abertas do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador e do terceiro duto de distribuição de componente de catalisador coterminem em um arranjo substancialmente concêntrico em uma seção a montante de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador.
[010] Em uma forma de realização, uma seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador compreende uma seção cônica em comunicação de fluido com uma seção tubular aberta que termina dentro de um reator de polimerização, a seção cônica afinando para dentro de modo a encontrar a seção tubular aberta.
[011] Em uma forma de realização, uma seção a montante e uma seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador estão dispostas substancialmente perpendiculares uma à outra.
[012] Em uma forma de realização, um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, um segundo duto de distribuição de componente de catalisador, um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador e uma seção a montante de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador estão dispostos coaxialmente.
[013] Em uma forma de realização, um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, um segundo duto de distribuição de componente de catalisador, um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador e uma seção a montante de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador estão dispostos substancialmente de forma vertical.
[014] Em uma forma de realização, um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, um segundo duto de distribuição de componente de catalisador e um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador estão em comunicação de fluido com pelo menos um primeiro tanque de retenção de componente de catalisador, pelo menos um segundo tanque de retenção de componente de catalisador, e pelo menos um terceiro tanque de retenção de componente de catalisador, respectivamente.
[015] Em uma forma de realização, um duto de distribuição de diluente está em comunicação de fluido com pelo menos um tanque de retenção de diluente.
[016] Em uma forma de realização, um reator de polimerização é um reator de polimerização em fase de solução.
[017] Em uma forma de realização, um reator de polimerização é um reator de tanque agitado.
[018] Em uma forma de realização, um reator de tanque agitado compreende uma parede inferior, uma parede superior e uma parede lateral contínua que se estende para cima desde a referida parede inferior até a referida parede superior.
[019] Em uma forma de realização, uma seção a jusante de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador se estende através de uma parede lateral contínua de um reator de tanque agitado.
[020] Em uma forma de realização, uma seção a jusante de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador se estende através de uma parede inferior de um reator de tanque agitado.
[021] Em uma forma de realização, uma seção a jusante de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador se estende através de uma parede superior de um reator de tanque agitado.
[022] Uma forma de realização da divulgação é um aparelho para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização, o aparelho compreendendo: um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador; um segundo duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto dentro do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador; um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador; um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto de forma anular em torno do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador; um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador compreendendo uma seção a montante e uma seção a jusante; e um duto de distribuição de diluente; o primeiro e o segundo dutos de distribuição de componente de catalisador sendo cada um aberto e coterminando no primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, o primeiro duto de mistura de componentes do catalisador e o terceiro duto de distribuição de componentes do catalisador sendo cada um aberto e coterminando na seção a montante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, o duto de distribuição de diluente sendo aberto e terminando na seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, a seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador sendo aberto e terminando dentro do reator de polimerização; em que, pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel em um primeiro solvente é distribuído sob pressão juntamente com o primeiro solvente para o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador através do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel em um segundo solvente é distribuído sob pressão juntamente com o segundo solvente para o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador através do segundo duto de distribuição de componente de catalisador, pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel em um terceiro solvente é distribuído sob pressão juntamente com o terceiro solvente para a seção a montante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador através do terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, e pelo menos um diluente é distribuído sob pressão para a seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador através do duto de distribuição de diluente; pelo qual, o pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel no primeiro solvente entra em contato com o pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel no segundo solvente dentro do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador para formar um suporte de catalisador, o pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel no terceiro solvente entra em contato com o suporte de catalisador dentro da seção a montante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador para formar um catalisador de pré- polimerização e o pelo menos um diluente entra em contato com o catalisador de pré-polimerização dentro da seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador antes de ser expelido para o reator de polimerização.
[023] Uma forma de realização da divulgação é um método para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização, o método compreendendo: fornecer pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel em um primeiro solvente a um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador através de um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, fornecer pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel em um segundo solvente ao primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador através de um segundo duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto dentro do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, fornecer pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel em um terceiro solvente a uma seção a montante de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador compreendendo uma seção a montante e uma seção a jusante através de um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto dentro do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador e fornecer pelo menos um diluente à seção a jusante do segundo duto de mistura de catalisadores por meio de um duto de distribuição de diluente; em que, o pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel no primeiro solvente e o pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel no segundo solvente entram em contato um com o outro dentro do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador para formar um suporte de catalisador, o pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel no terceiro solvente e o suporte de catalisador entram em contato um com o outro dentro da seção a montante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador para formar um catalisador de pré-polimerização e o pelo menos um diluente entra em contato com o catalisador de pré-polimerização dentro da seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador antes de ser expelido para o reator de polimerização.
[024] Em uma forma de realização, um tempo de permanência no primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador é de 10 a 90 segundos.
[025] Em uma forma de realização, um tempo de permanência no primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador é de 20 a 50 segundos.
[026] Em uma forma de realização, um tempo de permanência em uma seção a montante de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador é de 1 a 50 segundos.
[027] Em uma forma de realização, um tempo de permanência em uma seção a jusante de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador é de 1 a 10 segundos.
[028] Em uma forma de realização, pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel em um primeiro solvente compreende um composto de haleto.
[029] Em uma forma de realização, um composto de haleto é um composto de cloreto.
[030] Em uma forma de realização, um composto de cloreto é cloreto de terc-butila.
[031] Em uma forma de realização, pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel em um segundo solvente compreende um composto de organomagnésio.
[032] Em uma forma de realização, um composto de organomagnésio é butil (etil) magnésio.
[033] Em uma forma de realização, pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel em um terceiro solvente compreende um composto de metal de transição.
[034] Em uma forma de realização, um composto de metal de transição é tetracloreto de titânio.
[035] Em uma forma de realização, pelo menos um diluente compreende um diluente de hidrocarboneto.
[036] Em uma forma de realização, um diluente de hidrocarboneto é 2- metilpentano.
[037] Em uma forma de realização, um método para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização compreende ainda fornecer pelo menos um quarto componente de catalisador solúvel em um quarto solvente a uma seção a jusante de um segundo duto de mistura de catalisadores através de um duto de distribuição de diluente.
[038] Em uma forma de realização, um método para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes a um reator de polimerização compreende ainda fornecer pelo menos um quarto componente de catalisador solúvel em um quarto solvente tanto a uma seção a montante quanto a uma seção a jusante de um segundo duto de mistura de catalisadores através de um quarto duto de distribuição de componente de catalisador.
[039] Em uma forma de realização, pelo menos um quarto componente de catalisador compreende um cocatalisador de organoalumínio.
[040] Em uma forma de realização, um cocatalisador de organoalumínio é etóxido de dietil alumínio.
[041] Em uma forma de realização, um quarto solvente é um hidrocarboneto.
[042] Em uma forma de realização, um quarto solvente é 2-metilpentano.
[043] Uma forma de realização da divulgação é um método para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização, o método compreendendo: fornecer pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel em um primeiro solvente a um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador através de um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, fornecer pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel em um segundo solvente ao primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador através de um segundo duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto dentro do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, fornecer pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel em um terceiro solvente a uma seção a montante de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador compreendendo uma seção a montante e uma seção a jusante através de um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto de forma anular em torno do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador e fornecer pelo menos um diluente à seção a jusante do segundo duto de mistura de catalisadores por meio de um duto de distribuição de diluente; em que, o pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel no primeiro solvente e o pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel no segundo solvente entram em contato um com o outro dentro do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador para formar um suporte de catalisador, o pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel no terceiro solvente e o suporte de catalisador entram em contato um com o outro dentro da seção a montante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador para formar um catalisador de pré-polimerização e o pelo menos um diluente entra em contato com o catalisador de pré-polimerização dentro da seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador antes de ser expelido para o reator de polimerização.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[044] A Figura 1 ilustra uma vista ilustrativa transversal parcial de uma forma de realização da presente invenção. A Figura 1 ilustra um aparelho, 100, que pode ser usado para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes a um reator de polimerização. A Figura ilustra a presença de quatro fluxos de entrada: S1, S2, S3 e S4. A Figura 1 não está desenhada em escala.
[045] A Figura 2 ilustra uma vista ilustrativa transversal parcial de uma forma de realização da presente invenção. A Figura 2 ilustra um aparelho 101, que pode ser usado para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização. A Figura ilustra a presença de quatro fluxos de entrada: S1, S2, S3 e S4. A Figura 2 não está desenhada em escala.
[046] A Figura 3 mostra uma ilustração de um aparelho comparativo que pode ser usado para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização. A Figura ilustra a presença de três fluxos de entrada: S1, S2 e S3. A Figura 3 não está desenhada em escala.
[047] A Figura 4 mostra uma ilustração de um aparelho da invenção que pode ser usado para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização. A Figura ilustra a presença de quatro fluxos de entrada: S1, S2, S3 e S4. A Figura 4 não está desenhada em escala.
DEFINIÇÃO DOS TERMOS
[048] Exceto nos exemplos ou onde indicado de outra forma, todos os números ou expressões referentes a quantidades de ingredientes, condições de extrusão, etc., usados no relatório descritivo e nas reivindicações devem ser entendidos como modificados em todos os casos pelo termo “cerca de”. Por conseguinte, salvo indicação em contrário, os parâmetros numéricos definidos no relatório descritivo abaixo e nas reivindicações anexadas são aproximações que podem variar dependendo das propriedades desejadas que as várias formas de realização desejam obter. No mínimo, e não como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina dos equivalentes ao escopo das reivindicações, cada parâmetro numérico deve ser interpretado, pelo menos, à luz do número de dígitos significativos relatados e pela aplicação das técnicas de arredondamento comuns. Os valores numéricos estabelecidos nos exemplos específicos são apresentados como a maior precisão possível. Quaisquer valores numéricos, no entanto, contêm inerentemente certos erros necessariamente resultantes do desvio padrão encontrado em suas respectivas medições de teste.
[049] Deve-se se compreender que qualquer intervalo numérico citado neste documento tem a intenção de incluir todos os subintervalos incluídos no mesmo. Por exemplo, um intervalo de “1 a 10” tem a intenção de incluir todos os subintervalos entre e incluindo o valor mínimo citado de 1 e o valor máximo citado de 10; isto é, tendo um valor mínimo igual ou maior que 1 e um valor máximo igual ou menor que 10. Como os intervalos numéricos divulgados são contínuos, e incluem todos os valores entre os valores mínimo e máximo. A menos que expressamente indicado de outra forma, os vários intervalos numéricos especificados neste pedido são aproximações.
[050] Conforme usado neste documento, o termo “solúvel” é definido como “passível de ser dissolvido em ou como se estivesse em um líquido”. Além disso, o termo “solúvel” em relação a um componente de catalisador deve ser compreendido como o componente de catalisador podendo se dissolver completamente em um solvente ao qual é adicionado em um período de tempo suficiente e sob condições padrão de pressão e temperatura. O termo “insolúvel” é definido aqui como “incapaz de ser dissolvido em um líquido ou solúvel apenas com dificuldade ou em um grau leve”.
[051] Conforme usado neste documento, o termo “solvente” é definido como “uma substância que dissolve outra para formar uma solução”. Em contrapartida, o termo “diluente” recebe uma construção mais ampla para se referir a uma substância que dissolve outra substância ou uma substância que apenas dilui a concentração de uma substância em solução ou em suspensão com pouca ou nenhuma solvatação significativa da substância.
[052] Conforme usado neste documento, o termo “duto” é definido como “um cano, tubo ou semelhante, para o transporte de fluido”.
[053] Conforme usado neste documento, o termo “tubo” é definido como “um corpo oco, geralmente cilíndrico, de metal, vidro, borracha ou outro material, usado especialmente para transportar ou conter líquidos ou gases”.
[054] Conforme usado neste documento, o termo “tempo de permanência”, ou tempo de residência de um reator ou dispositivo contendo fluxo, é definido como o volume do dispositivo dividido pela taxa de fluxo volumétrico através do dispositivo. A taxa de fluxo volumétrico total pode ser composta de vários fluxos que entram no dispositivo. Alternativamente, o tempo de permanência pode ser calculado utilizando-se o volume do dispositivo dividido pela vazão volumétrica de saída. Alternativamente, o tempo de permanência pode ser definido como a massa de fluido dentro do dispositivo dividida pela taxa de fluxo da massa total através do dispositivo.
[055] Conforme usado neste documento, o termo “coterminando” é definido como “tendo um limite comum; contíguo, limítrofe”. Em particular, dois dutos ou tubos que estão dispostos um dentro do outro, ambos terminando aproximadamente no mesmo local plano, são considerados coterminais.
[056] Conforme usado neste documento, os termos “olefina” e “monômero” referem-se a uma pequena molécula que compreende uma ligação dupla que pode reagir quimicamente e se tornar quimicamente ligada a si mesma ou a outras olefinas ou monômeros para formar um polímero.
[057] Conforme usado neste documento, o termo “α-olefina” é usado para descrever um monômero com uma cadeia de hidrocarboneto linear contendo de 3 a 20 átomos de carbono com uma ligação dupla em uma extremidade da cadeia.
[058] Conforme usado neste documento, o termo “polímero de etileno” refere-se a macromoléculas produzidas a partir de monômeros de etileno e, opcionalmente, um ou mais monômeros adicionais (por exemplo, α-olefinas); independentemente do catalisador específico ou processo específico usado para produzir o polímero de etileno. Na arte do polietileno, os um ou mais monômeros adicionais são chamados de “comonômero(s)” e frequentemente incluem α- olefinas. O termo “homopolímero” se refere a um polímero que contém apenas um tipo de monômero. O termo “copolímero” refere-se a um polímero que contém dois ou mais tipos de monômero. Polímeros de etileno comuns incluem polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno de densidade média (MDPE), polietileno linear de baixa densidade (LLDPE), polietileno de densidade muito baixa (VLDPE), polietileno de densidade ultrabaixa (ULDPE), plastômero e elastômeros. O termo polímero de etileno também inclui polímeros produzidos em processos de polimerização de alta pressão; exemplos não limitativos incluem polietileno de baixa densidade (LDPE), copolímeros de etileno e acetato de vinila (EVA), copolímeros de etileno e acrilato de alquila, copolímeros de etileno e ácido acrílico e sais metálicos de etileno e ácido acrílico (comumente referidos como ionômeros). O termo polímero de etileno também inclui copolímeros em bloco que podem incluir 2 a 4 comonômeros. O termo polímero de etileno também inclui combinações ou misturas dos polímeros de etileno descritos acima.
[059] Neste documento, o termo “poliolefina” inclui polímeros de etileno e polímeros de propileno; exemplos não limitativos de polímeros de propileno incluem homopolímeros de propileno isotáctico, sindiotáctico e atáctico; e copolímeros de propileno aleatórios que contêm pelo menos um comonômero e copolímeros de polipropileno de impacto ou copolímeros de polipropileno heterofásicos.
[060] O termo “termoplástico” se refere a um polímero que se torna líquido quando aquecido, fluirá sob pressão e se solidificará quando resfriado. Os polímeros termoplásticos incluem polímeros de etileno, bem como outros polímeros comumente usados na indústria de plásticos; exemplos não limitativos de outros polímeros comumente usados incluem resinas de barreira (EVOH), resinas de ligação, tereftalato de polietileno (PET), poliamidas e semelhantes.
DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO
[061] Com referência à Figura 1 ou 2, em uma forma de realização da divulgação, um aparelho, 100 ou 101, para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização compreende um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador aberto, 1, e um segundo duto de distribuição de componente de catalisador aberto, 3, que estão dispostos um dentro do outro, de modo que o segundo duto de distribuição de componente de catalisador esteja disposto dentro do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador. O primeiro duto de distribuição de componente de catalisador pode ser considerado um duto de distribuição de componente de catalisador “externo”, enquanto o segundo duto de distribuição de componente de catalisador pode ser considerado um duto de distribuição de componente de catalisador “interno”. Cada duto de distribuição de componente de catalisador aberto (1 e 3) cotermina em um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador comum, 2, que também é aberto.
[062] Em uma forma de realização da divulgação, o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, compreende uma primeira seção tubular em comunicação de fluido com uma segunda seção tubular aberta que termina no segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5.
[063] Em uma forma de realização e com referência à Figura 1, um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador aberto, 4, está disposto dentro do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2.
[064] Em uma forma de realização da divulgação, e com referência à Figura 1, o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, e um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4, estão dispostos um dentro do outro, com o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador estando disposto dentro do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador. Em uma forma de realização e com referência à Figura 1, o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, e o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4, coterminam em um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador comum, 5.
[065] Em uma forma de realização e com referência à Figura 2, um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador aberto, 4, está disposto de forma anular em torno do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2.
[066] Em uma forma de realização da divulgação, e com referência à Figura 2, o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, e um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4, estão dispostos um dentro do outro, com o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, estando disposto dentro do terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4. Em uma forma de realização e com referência à Figura 2, o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, e o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4, coterminam em um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador comum, 5.
[067] Em uma forma de realização, o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador e o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador coterminam em um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, que por si só é aberto.
[068] Em uma forma de realização da divulgação, o segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, compreende uma primeira seção tubular em comunicação de fluido com uma segunda seção tubular aberta que termina dentro de um reator de polimerização, 6.
[069] Em uma forma de realização, o segundo duto de mistura dos componentes de catalisador compreende uma seção a montante, 5a, e uma seção a jusante, 5b. A seção a jusante, 5b, é aberta e termina dentro de um reator de polimerização, 6. Com referência à Figura 1 ou 2, o ponto, no qual o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2 e o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4, coterminam, define o início da seção a montante, 5a, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador.
[070] Em uma forma de realização, um duto de distribuição de diluente aberto, 7, é conectado fluidicamente ao segundo duto de mistura dos componentes de catalisador. O duto de distribuição de diluente pode ser conectado fluidicamente a qualquer parte da seção a montante, 5a, ou a qualquer parte da seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5.
[071] Em uma forma de realização e com referência à Figura 1 ou 2, o ponto, no qual o duto de distribuição de diluente aberto, 7 está conectado fluidamente ao segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, define o início da seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador.
[072] Em uma forma de realização da divulgação, e com referência à Figura 1 ou 2, o primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, 1, e o segundo duto de distribuição de componente de catalisador, 3, estão dispostos um dentro do outro, em um arranjo substancialmente coaxial de modo que as extremidades abertas dos primeiro e segundo dutos de distribuição de componente de catalisador coterminem em um arranjo substancialmente concêntrico no primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2.
[073] Em uma forma de realização da divulgação, e com referência à Figura 1 ou 2, o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, e o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4, estão dispostos um dentro do outro, em um arranjo substancialmente coaxial de modo que as extremidades abertas do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador e terceiro duto de distribuição de componente de catalisador coterminem em um arranjo substancialmente concêntrico no segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5.
[074] Em uma forma de realização da divulgação, e com referência à Figura 1 ou 2, o primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, 1, o segundo duto de distribuição de componente de catalisador, 3, o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4, e a seção a montante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, estão dispostos coaxialmente.
[075] Em uma forma de realização da divulgação, o primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, 1, o segundo duto de distribuição de componente de catalisador, 3, e o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4, estão em comunicação de fluido com pelo menos um primeiro tanque de retenção de componente de catalisador, pelo menos um segundo tanque de retenção de componente de catalisador, e, pelo menos, um terceiro tanque de retenção de componente de catalisador, respectivamente.
[076] Em uma forma de realização da divulgação, o duto de distribuição de diluente, 7, está em comunicação de fluido com pelo menos um tanque de retenção de diluente.
[077] Nas formas de realização da divulgação, cada um dos primeiro, segundo e terceiro dutos de distribuição de componente de catalisador, 1, 3 e 4, pode ter qualquer forma transversal adequada incluindo, por exemplo, circular ou retilínea.
[078] Nas formas de realização da divulgação, cada um dos primeiro, segundo e terceiro dutos de distribuição de componente de catalisador, 1, 3 e 4, é tubular e tem uma seção transversal circular ou anular definida por um diâmetro.
[079] Nas formas de realização da divulgação, cada um dos primeiro e segundo dutos de mistura dos componentes de catalisador, 2 e 5, pode ter qualquer forma transversal adequada incluindo, por exemplo, circular ou retilínea.
[080] Nas formas de realização da divulgação, cada um dos primeiro e segundo dutos de mistura dos componentes de catalisador, 2 e 5, é tubular e tem uma seção transversal circular ou anular definida por um diâmetro.
[081] Nas formas de realização da divulgação, o duto de distribuição de diluente, 7, pode ter qualquer forma transversal adequada, incluindo, por exemplo, circular ou retilínea.
[082] Nas formas de realização da divulgação, o duto de distribuição de diluente, 7, é tubular e tem uma seção transversal circular ou anular definida por um diâmetro.
[083] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um primeiro componente de catalisador (de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes) é solúvel em um primeiro solvente e é distribuído sob pressão juntamente com o primeiro solvente para o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, através de um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, 1.
[084] Em uma forma de realização, pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel em um primeiro solvente, é primeiramente solubilizado em um primeiro solvente em pelo menos um primeiro tanque de retenção de componente de catalisador. O pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel em um primeiro solvente, pode então ser fornecido sob pressão no solvente, através de um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, 1, ao primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, usando qualquer meio de bombeamento conhecido na arte.
[085] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um segundo componente de catalisador (de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes) é solúvel em um segundo solvente e é distribuído sob pressão juntamente com o segundo solvente ao primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, através de um segundo duto de distribuição de componente de catalisador, 3.
[086] Em uma forma de realização, pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel em um segundo solvente, é primeiramente solubilizado em um segundo solvente em pelo menos um segundo tanque de retenção de componente de catalisador. O pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel em um segundo solvente, pode então ser fornecido sob pressão no solvente, através de um segundo duto de distribuição de componente de catalisador, 3, ao primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, usando qualquer meio de bombeamento conhecido na arte.
[087] Em uma forma de realização da divulgação, o pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel no primeiro solvente entra em contato com o pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel no segundo solvente dentro do duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, para formar um suporte de catalisador.
[088] Em uma forma de realização da divulgação, o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, recebe os componentes de catalisador de cada um dos primeiro, 1, e segundo, 3, dutos de distribuição de catalisador e apresenta um volume interno no qual os componentes de catalisador podem se misturar e reagir para forma um suporte de catalisador. O primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, pode apresentar qualquer forma e dimensão adequadas e é aberto de modo que pelo menos um primeiro e segundo fluxos dos componentes de catalisador possam entrar em contato um com o outro por um certo período de tempo antes de serem expelidos da extremidade aberta do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, para o segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5.
[089] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um terceiro componente de catalisador (de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes) é solúvel em um terceiro solvente e é distribuído sob pressão juntamente com o terceiro solvente para o segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, através de um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4.
[090] Em uma forma de realização, pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel em um terceiro solvente, é primeiramente solubilizado em um terceiro solvente em pelo menos um terceiro tanque de retenção de componente de catalisador. O pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel em um terceiro solvente, pode então ser fornecido sob pressão no solvente, através de um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4, ao segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, usando qualquer meio de bombeamento conhecido na arte.
[091] Em uma forma de realização da divulgação, um suporte de catalisador feito no duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, entra em contato com o pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel no terceiro solvente dentro do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, para formar pelo menos um catalisador de pré-polimerização.
[092] Com referência à Figura 1 ou 2, em uma forma de realização da divulgação, o segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, recebe um suporte de catalisador do primeiro duto de mistura de catalisador, 2, e o pelo menos um terceiro componente de catalisador do terceiro duto de distribuição de catalisador, 4, e tem um volume interno no qual o suporte de catalisador e o pelo menos um terceiro componente de catalisador podem se misturar e reagir para formar um catalisador de pré-polimerização. O segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, pode apresentar qualquer forma e dimensão adequadas e é aberto de modo que o suporte de catalisador e o pelo menos um terceiro componente de catalisador possam entrar em contato um com o outro por um determinado período de tempo antes de serem expelidos da extremidade aberta do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, para o reator de polimerização, 6.
[093] Em uma forma de realização da divulgação, um diluente é fornecido através do duto de distribuição de diluente e entra em contato com o catalisador de pré-polimerização formado no segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, antes de ser expelido do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador para um reator de polimerização de olefina, 6.
[094] Em uma forma de realização da divulgação, um diluente é fornecido através do duto de distribuição de diluente para entrar em contato com o catalisador de pré-polimerização em uma seção a montante, 5a, ou em uma seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5.
[095] Em uma forma de realização da divulgação, e com referência à Figura 1 ou 2, um diluente é fornecido através do duto de distribuição de diluente, 7, para entrar em contato com o catalisador de pré-polimerização em uma seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5.
[096] Em uma forma de realização da divulgação, a seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, compreende uma seção cônica em comunicação de fluido com uma seção tubular aberta que termina dentro do reator de polimerização, a seção cônica afinando para dentro para encontrar a seção tubular aberta.
[097] Em uma forma de realização da divulgação, a seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, compreende uma primeira seção tubular tendo uma primeira seção transversal anular definida por um primeiro diâmetro, que está em comunicação de fluido com uma segunda seção tubular aberta que termina dentro do reator de polimerização e tem uma segunda seção transversal anular que é definida por um segundo diâmetro que é menor do que o primeiro diâmetro.
[098] Em uma forma de realização da divulgação, a seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, compreende uma primeira seção tubular tendo uma primeira seção transversal anular definida por um primeiro diâmetro, que está em comunicação de fluido com uma segunda seção tubular aberta que termina dentro do reator de polimerização e tem uma segunda seção transversal anular que é definida por um segundo diâmetro, em que o primeiro diâmetro é de 1,05 a 5 vezes maior do que o segundo diâmetro.
[099] Em uma forma de realização da divulgação, a seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, compreende uma primeira seção tubular tendo uma primeira seção transversal anular definida por um diâmetro de 0,8 a 25 polegadas, que está em comunicação de fluido com uma segunda seção tubular aberta que termina dentro do reator de polimerização e tem uma segunda seção transversal anular que é definida por um diâmetro de 0,75 a 5 polegadas.
[0100] Em uma forma de realização, o período de tempo dentro do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, durante o qual os componentes de catalisador fornecidos do primeiro e do segundo dutos de distribuição de componente de catalisador, 1 e 3, entram em contato um com o outro e podem reagir (opcionalmente para formar um suporte de catalisador) antes de serem expelidos do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, para o segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, pode ser chamado de “primeiro tempo de permanência” ou “HUT1” na presente divulgação. A título de fornecer apenas um exemplo não limitativo, um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador com um volume interno maior proporcionará um primeiro tempo de permanência maior para que os componentes do suporte de catalisador de polimerização se misturem e reajam, a uma determinada taxa de fluxo dos componentes de catalisador para o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador.
[0101] Em uma forma de realização da divulgação, o primeiro tempo de permanência, HUT1, é de 10 segundos a 90 segundos. Em outra forma de realização, o primeiro tempo de permanência, HUT1, é de 20 segundos a 50 segundos.
[0102] Em uma forma de realização, o período de tempo dentro do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, durante o qual os componentes de catalisador fornecidos do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, e do terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4, entram em contato um com o outro e podem reagir (opcionalmente para formar um catalisador de pré-polimerização) antes de serem expelidos do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador para um reator de polimerização, pode ser chamado de “segundo tempo de permanência” ou “HUT2” na presente divulgação. A título de fornecer apenas um exemplo não limitativo, um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador com um volume interno maior proporcionará um segundo tempo de permanência maior para que os componentes de catalisador de polimerização se misturem e reajam, a uma determinada taxa de fluxo dos componentes de catalisador para o segundo duto de mistura dos componentes de catalisador. Alternativamente, o segundo tempo de permanência, HUT2, pode ser dividido de acordo se a mistura está ocorrendo em uma seção a montante, 5a, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, ou em uma seção a jusante, 5b, de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 2. O período de tempo dentro da seção a montante, 5a, durante o qual os componentes de catalisador fornecidos do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, e do terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4, entram em contato um com o outro (opcionalmente para formar um catalisador de pré-polimerização), mas antes de entrarem na seção a jusante, 5b, pode ser chamado de “segundo tempo de permanência” ou “HUT 2”. O período de tempo dentro da seção a jusante, 5b, antes de os componentes de catalisador de polimerização (ou opcionalmente um catalisador de pré- polimerização) serem expelidos para um reator de polimerização, 6, pode ser chamado de “tempo de permanência 3” ou “HUT 3”. Onde o duto de distribuição de diluente, 7, define o início da seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura de catalisador, 5 (como discutido acima), o período de tempo dentro da seção a jusante durante o qual os componentes de catalisador (ou opcionalmente um catalisador de pré-polimerização) entram em contato com um diluente e antes de serem expelidos para um reator de polimerização, 6, pode ser chamado de “tempo de permanência 3” ou “HUT 3”.
[0103] Nas formas de realização da divulgação, o HUT 2 é de 1 a 100 segundos, ou de 1 a 50 segundos, ou de 1 a 25 segundos, ou de 5 a 50 segundos, ou de 5 a 40 segundos, ou de 5 a 35 segundos.
[0104] Nas formas de realização da divulgação, o HUT 3 é de 1 a 50 segundos, ou de 1 a 25 segundos, ou de 1 a 20 segundos, ou de 1 a 15 segundos, ou de 1 a 10 segundos, ou de 1 a 5 segundos.
[0105] O reator de polimerização de olefina, 6, empregado com a presente divulgação pode ser de qualquer tipo conhecido pelos técnicos no assunto. Alguns exemplos não limitativos de reatores de polimerização de olefinas bem conhecidos incluem, por exemplo, reatores de leito fluidizado, reatores de circuito fechado e reatores de tanque agitado.
[0106] Em uma forma de realização da divulgação, o reator de polimerização de olefina é um reator de polimerização em fase de solução.
[0107] Em uma forma de realização da divulgação, o reator de polimerização é usado para polimerizar olefinas na fase de solução.
[0108] Em uma forma de realização da divulgação, o reator de polimerização é usado para polimerizar etileno e, opcionalmente, uma ou mais alfa-olefinas na fase de solução.
[0109] Em uma forma de realização da divulgação, o reator de polimerização de olefina é um reator de tanque agitado.
[0110] Em uma forma de realização, o reator de polimerização de olefina é um reator de tanque agitado tendo uma parede inferior que define uma superfície da parede inferior interna, uma parede superior que define uma superfície da parede superior interna e uma parede lateral contínua que se estende para cima desde a parede inferior até a parede superior e define uma superfície de parede lateral interna.
[0111] Em uma forma de realização da divulgação, o aparelho, 100 ou 101, pode ser posicionado de modo que uma porção do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, penetre em qualquer parede do reator de polimerização.
[0112] Em uma forma de realização da divulgação, o aparelho, 100 ou 101, pode ser posicionado de modo que uma porção do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, penetre em qualquer parede do reator de polimerização a qualquer profundidade não especificada.
[0113] Em uma forma de realização da divulgação, o aparelho, 100 ou 101, pode ser posicionado de modo que a seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, se estenda através de uma parede lateral contínua de um reator de tanque agitado.
[0114] Em uma forma de realização da divulgação, o aparelho, 100 ou 101, pode ser posicionado de modo que a seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, se estenda através de uma parede inferior de um reator de tanque agitado.
[0115] Em uma forma de realização da divulgação, o aparelho, 100 ou 101, pode ser posicionado de modo que a seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, se estenda através de uma parede superior de um reator de tanque agitado.
[0116] Em uma forma de realização da divulgação, o primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, 1, o segundo duto de distribuição de componente de catalisador, 3, o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4, e a seção a montante, 5a, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, estão dispostos substancialmente de forma vertical.
[0117] Em uma forma de realização da divulgação, a seção a montante, 5a, e a seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador estão dispostas substancialmente perpendicularmente uma à outra.
[0118] Em uma forma de realização da divulgação, a seção a montante, 5a, e a seção a jusante, 5b, do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador estão dispostas substancialmente perpendicularmente uma à outra, com a seção a montante, 5a, estando disposta substancialmente de forma vertical e a seção a jusante, 5b, estando disposta substancialmente de forma horizontal.
[0119] Em uma forma de realização da divulgação, um método para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização compreende: fornecer pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel em um primeiro solvente a um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador através de um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, fornecer pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel em um segundo solvente ao primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador através de um segundo duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto dentro do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, fornecer pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel em um terceiro solvente a uma seção a montante de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador compreendendo uma seção a montante e uma seção a jusante através de um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto dentro do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador e fornecer pelo menos um diluente à seção a jusante do segundo duto de mistura de catalisadores por meio de um duto de distribuição de diluente; em que, o pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel no primeiro solvente e o pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel no segundo solvente entram em contato um com o outro dentro do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador para formar um suporte de catalisador, o pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel no terceiro solvente e o suporte de catalisador entram em contato um com o outro dentro da seção a montante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador para formar um catalisador de pré-polimerização e o pelo menos um diluente entra em contato com o catalisador de pré-polimerização dentro da seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador antes de ser expelido para o reator de polimerização.
[0120] Em uma forma de realização da divulgação, um método para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização compreende: fornecer pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel em um primeiro solvente a um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador através de um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, fornecer pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel em um segundo solvente ao primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador através de um segundo duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto dentro do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, fornecer pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel em um terceiro solvente a uma seção a montante de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador compreendendo uma seção a montante e uma seção a jusante através de um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador que está disposto de forma anular em torno do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador e fornecer pelo menos um diluente à seção a jusante do segundo duto de mistura de catalisadores por meio de um duto de distribuição de diluente; em que, o pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel no primeiro solvente e o pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel no segundo solvente entram em contato um com o outro dentro do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador para formar um suporte de catalisador, o pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel no terceiro solvente e o suporte de catalisador entram em contato um com o outro dentro da seção a montante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador para formar um catalisador de pré-polimerização e o pelo menos um diluente entra em contato com o catalisador de pré-polimerização dentro da seção a jusante do segundo duto de mistura dos componentes de catalisador antes de ser expelido para o reator de polimerização.
[0121] Em uma forma de realização da divulgação, o método compreende ainda fornecer pelo menos um quarto componente de catalisador solúvel em um quarto solvente à seção a jusante do segundo duto de mistura de catalisadores por meio do duto de distribuição de diluente.
[0122] Em uma forma de realização da divulgação, o método compreende ainda fornecer pelo menos um quarto componente de catalisador solúvel em um quarto solvente tanto à seção a montante quanto à seção a jusante do segundo duto de mistura de catalisadores por meio de um quarto duto de distribuição de componente de catalisador.
O Catalisador de Polimerização de Olefinas Multicomponentes
[0123] O catalisador de polimerização empregado na presente divulgação é um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes. Os componentes de catalisador que constituem o catalisador de polimerização de olefinas multicomponentes não são limitados e uma grande variedade de componentes de catalisador pode ser usada, desde que sejam úteis na formação de um catalisador de polimerização de olefinas ativo.
[0124] Em uma forma de realização da divulgação, o catalisador de polimerização de olefina multicomponentes é um catalisador Ziegler-Natta.
[0125] Uma grande variedade de compostos pode ser usada para sintetizar um sistema catalisador Ziegler-Natta ativo. O seguinte descreve vários compostos que podem ser combinados para produzir um sistema catalisador Ziegler-Natta ativo. Os técnicos no assunto entenderão que as formas de realização nesta divulgação não estão limitadas aos compostos específicos divulgados.
[0126] Em uma forma de realização da divulgação, um catalisador Ziegler-Natta compreende pelo menos os seguintes componentes de catalisador: (i) um composto de haleto; (ii) um composto de organomagnésio; e (iii) um composto de metal de transição. Tal catalisador Ziegler-Natta pode ser chamado de catalisador de “pré-polimerização”. Além dos componentes de catalisador (i), (ii) e (iii), um componente de catalisador adicional, (iv), que é um componente cocatalisador, pode ser adicionado a uma formulação do catalisador de Ziegler-Natta a fim de aumentar a atividade do catalisador Ziegler-Natta para a polimerização de olefinas.
[0127] Em uma forma de realização, o componente de catalisador adicional, (iv), é um cocatalisador de organoalumínio.
[0128] O composto de haleto, (i), pode ser um haleto de alquila C1-10, no qual o haleto reagirá com o composto de organomagnésio. O grupo alquil pode ser de cadeia ramificada ou linear.
[0129] Em uma forma de realização, o composto de haleto é um composto de cloreto.
[0130] Em uma forma de realização da divulgação, o composto haleto, (i), tem a fórmula R2Cl; em que R2 representa um átomo de hidrogênio, ou um radical hidrocarbil linear, ramificado ou cíclico contendo de 1 a 10 átomos de carbono.
[0131] Em uma forma de realização, o composto de haleto é cloreto de t-butil, tBuCl.
[0132] Em uma forma de realização da divulgação, o composto de organomagnésio (II) tem a fórmula Mg(R3)2, em que cada R3 pode ser radical hidrocarbil igual ou diferente, linear, ramificado ou cíclico contendo de 1 a 10 átomos de carbono. Em uma forma de realização, R3 é selecionado dentre radicais alquil C1-4. Em algumas formas de realização, o composto de organomagnésio pode ser selecionado do grupo que consiste em dietilmagnésio, dibutilmagnésio e etilbutilmagnésio e misturas dos mesmos.
[0133] Em uma forma de realização da divulgação, o composto de metal de transição, (iii), tem a fórmula M(X)n ou MO(X)n; onde M representa um metal selecionado do Grupo 4 ao Grupo 8 da Tabela Periódica, ou misturas de metais selecionados do Grupo 4 ao Grupo 8; O representa oxigênio e X representa cloreto ou brometo; n é um número inteiro de 3 a 6 que satisfaz o estado de oxidação do metal. Exemplos não limitativos adicionais de compostos de metal de transição adequados incluem alquilas de metal do Grupo 4 ao Grupo 8, alcóxidos de metal (que podem ser preparados pela reação de um alquil de metal com um álcool) e compostos de metal de ligante misto que contêm uma mistura ligantes de haleto, alquil e alcóxidos.
[0134] Em uma forma de realização da divulgação, o composto de metal de transição (iii) tem a fórmula: Ti((O)aR1)bXc em que R1 é selecionado do grupo que consiste nos radicais alquil C1-6, radicais aromáticos C6-10 e misturas dos mesmos, X é selecionado do grupo que consiste em um átomo de cloro e um átomo de bromo, de preferência um átomo de cloro, a é 0 ou 1, b é 0 ou um número inteiro até 4 e c é 0 ou um número inteiro até 4 e a soma de b + c é a valência do átomo de Ti. Em formas de realização, R1, se presente, é um radical alquil C1-6, de preferência, C1-4. Em algumas formas de realização, o composto de titânio pode ser um alcóxido de titânio, por exemplo, onde b é pelo menos 1 e a é pelo menos 1 e c é um número 3 ou menos. Em algumas formas de realização, b é 4 e todos os a são 1.
[0135] Em uma forma de realização, o composto de metal de transição, (iii), é tetracloreto de titânio, TiCl 4.
[0136] Em uma forma de realização da divulgação, o cocatalisador de organoalumínio, (iv), tem a fórmula: Al(R4)p(OR9)q(X)r em que os grupos R4podem ser grupos hidrocarbil iguais ou diferentes, contendo de 1 a 10 átomos de carbono; os grupos OR9 podem ser grupos alcoxi ou ariloxi iguais ou diferentes, em que R9 é um grupo hidrocarbil contendo de 1 a 10 átomos de carbono ligados ao oxigênio; X é cloreto ou brometo; e (p+q+r) = 3, com a condição de que p seja maior que 0.
[0137] Em uma forma de realização da divulgação, o cocatalisador de organoalumínio, (iv), é um composto de trialquil alumínio.
[0138] Nas formas de realização da divulgação, o cocatalisador de organoalumínio, (iv), é selecionado do grupo contendo trimetil alumínio, trietil alumínio, tributil alumínio, metóxido de dimetil alumínio, etóxido de dietil alumínio, butóxido de dibutil alumínio, cloreto ou brometo de dimetil alumínio, cloreto ou brometo de dietil alumínio, cloreto ou brometo de dibutil alumínio, dicloreto ou dibrometo de etil alumínio e misturas dos mesmos.
[0139] Nos casos em que o composto de organomagnésio não é rapidamente solúvel no solvente de escolha para a preparação do catalisador, pode ser desejável adicionar um composto solubilizante como um composto de organoalumínio ou organozinco antes do uso. Tais compostos são discutidos, por exemplo, nas Patentes U.S. 4,127,507 e 4,250,288. Alternativamente, quando os compostos organomagnésio geram soluções que são excessivamente viscosas nos solventes ou diluentes de escolha, solubilizantes como organoalumínio ou organozinco podem ser usados para diminuir a viscosidade da solução.
[0140] Em uma forma de realização, o agente solubilizante ou modificador de viscosidade, (v), é um composto de organoalumínio que pode ter a fórmula: Al1Rd5X3-d em que cada R5é selecionado independentemente de grupos alquil contendo 110 átomos de carbono, d é 1-3, e X é um átomo de halogênio, de preferência, um átomo de cloro. Em algumas formas de realização, R5 é um radical alquil contendo de 1 a 4 átomos de carbono. Em algumas formas de realização, d é 3, e não há substituintes de halogênio no primeiro composto de alumínio.
[0141] Em uma forma de realização, o agente solubilizante ou modificador de viscosidade, (v), é trietil alumínio.
[0142] Um exemplo não limitativo de um sistema catalisador Ziegler- Natta ativo em linha pode ser preparado como abaixo. Em uma primeira etapa, uma solução de um organomagnésio, (ii), reage com uma solução de um composto de haleto, (i), para formar um suporte de catalisador de cloreto de magnésio suspenso em solução. Na primeira etapa, a solução do composto de organomagnésio pode conter também um composto de organoalumínio, (v). Em uma segunda etapa, uma solução do composto de metal de transição, (iii), é adicionada ao suporte de cloreto de magnésio e o composto de metal de transição é suportado no cloreto de magnésio para gerar um catalisador de pré- polimerização. Em uma terceira e última etapa, uma solução de um cocatalisador de organoalumínio, (iv), é adicionado ao composto de metal de transição suportado sobre o cloreto de magnésio (isto é, para o catalisador de pré- polimerização) para se obter o catalisador de polimerização definitivo.
[0143] Para produzir um sistema catalisador Ziegler-Natta ativo, a quantidade e as razões molares dos componentes, (i) a (v), são otimizadas, como é bem conhecido pelos técnicos no assunto. Por exemplo, para produzir uma formulação do catalisador Ziegler-Natta em linha eficiente, as seguintes razões molares podem ser otimizadas: composto de haleto (i)/composto de organomagnésio (ii); composto de organomagnésio (ii)/composto de metal de transição (iii); cocatalisador de organoalumínio (iv)/composto de metal de transição (iii); modificador de viscosidade (v)/composto de organomagnésio (ii); modificador de viscosidade (v)/composto de metal de transição (iii). Além disso, o tempo que esses componentes têm para reagir e se equilibrar pode ser otimizado.
[0144] Sem estar limitado por qualquer teoria, ao fornecer separadamente os componentes de catalisador (i) e (ii) que dão origem a um suporte de catalisador de cloreto de magnésio, a um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, pode-se garantir que o suporte de catalisador seja formado a taxas suficientemente altas e com formação reduzida de suporte de catalisador próximo às paredes do aparelho misturador onde incrustações e/ou obstruções podem ocorrer. Em um arranjo de injeção coaxial, isso pode ser aprimorado de forma a garantir que os dois fluxos de componentes de catalisador a ser misturados tenham um fluxo Craya-Curtet em uma faixa específica. Da mesma forma, ao fornecer separadamente o componente de catalisador (iii), que quando combinado com o suporte de catalisador de cloreto de magnésio dá origem a um catalisador de pré-polimerização Ziegler-Natta, a um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, pode-se garantir que o catalisador de pré-polimerização seja formado a taxas suficientemente altas e com formação reduzida de catalisador de pré- polimerização próximo às paredes do aparelho misturador onde incrustações e/ou obstruções podem ocorrer. Em um arranjo de injeção coaxial, isso pode ser facilitado a fim de garantir que o fluxo de componentes de catalisador do primeiro tubo de mistura dos componentes de catalisador (ou seja, os componentes que formam o suporte de catalisador), a ser misturado com o componente de catalisador (iii), tenha um fluxo Craya-Curtet em uma faixa específica. Os fluxos Craya-Curtet são formados quando um jato com número de Reynolds moderadamente grande descarrega em um fluxo de duto coaxial de raio muito maior. Observa-se que o número Craya-Curtet, C, é definido como a raiz quadrada da razão entre o fluxo de momentum da corrente de cofluxo (coflowing stream) e à do jato central (vide, por exemplo, (Revuelta, et al., 2004)):
[0145] Em uma forma de realização da divulgação, a faixa específica para C, que evita a formação de circulação e reduz a incrustação ao misturar os componentes de catalisador (i) e (ii) em um duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, é de 0,65 < C < 2,5. Em outra forma de realização da divulgação, a faixa específica para C, que evita a formação de circulação e reduz a incrustação ao misturar os componentes de catalisador (i) e (ii) em um duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, é de 0,75 < C < 1,5.
[0146] Em uma forma de realização da divulgação, a faixa específica para C, que evita a formação de circulação e reduz a incrustação ao misturar os componentes de catalisador do primeiro tubo de mistura dos componentes de catalisador (ou seja, os componentes que formam o suporte de catalisador) com o componente de catalisador (iii) em um duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, é de 0,65 < C < 2,5. Em outra forma de realização da divulgação, a faixa específica para C, que evita a formação de circulação e reduz a incrustação ao misturar os componentes de catalisador do primeiro tubo de mistura dos componentes de catalisador (isto é, os componentes que formam o suporte de catalisador) com o componente de catalisador (iii) em um duto de mistura de componente de catalisador, 5, é de 0,75 < C < 1,5.
[0147] Nas formas de realização da divulgação, o limite superior da razão molar do agente solubilizante ou modificador de viscosidade (v)/composto de organomagnésio (ii) pode ser cerca de 70, em alguns casos cerca de 50 e, em outros casos, cerca de 30. Nas formas de realização da divulgação, o limite inferior da razão molar do agente solubilizante ou modificador de viscosidade (v)/composto de organomagnésio (ii) pode ser cerca de 3,0, em alguns casos cerca de 5,0 e, em outros casos, cerca de 10.
[0148] Nas formas de realização da divulgação, o limite superior da razão molar do composto haleto (i)/composto de organomagnésio (ii) pode ser cerca de 4, em alguns casos cerca de 3,5 e, em outros casos, cerca de 3,0. Nas formas de realização da divulgação, o limite inferior da razão molar do composto haleto (i)/composto de organomagnésio (ii) pode ser cerca de 1,0, em alguns casos cerca de 1,5 e, em outros casos, cerca de 1,9.
[0149] Nas formas de realização da divulgação, o limite superior da razão molar do cocatalisador de organoalumínio (iv)/composto de metal de transição (iii) pode ser cerca de 10, em alguns casos cerca de 7,5 e, em outros casos, cerca de 6,0. Nas formas de realização da divulgação, o limite inferior da razão molar do cocatalisador de organoalumínio (iv)/composto de metal de transição (iii) pode ser 0, em alguns casos cerca de 1,0 e, em outros casos, cerca de 2,0.
[0150] Nas formas de realização da divulgação, o limite superior da razão molar do agente solubilizante ou modificador de viscosidade (v)/composto de metal de transição (iii) pode ser cerca de 2, em alguns casos cerca de 1,5 e, em outros casos, cerca de 1,0. Nas formas de realização da divulgação, o limite inferior da razão molar do agente solubilizante ou modificador de viscosidade (v)/composto de metal de transição (iii) pode ser cerca de 0,05, em alguns casos cerca de 0,075 e, em outros casos, cerca de 0,1.
[0151] Em uma forma de realização da divulgação, o período de tempo durante o qual um composto de haleto e um composto de organomagnésio entram em contato um com o outro, e antes da adição de um composto de metal de transição, pode ser chamado de primeiro tempo de permanência, HUT1. Em uma forma de realização da divulgação, o período de tempo durante o qual um composto de haleto e um composto de organomagnésio entram em contato um com o outro dentro de um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, e antes de sua entrada em um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, pode ser chamado o primeiro tempo de permanência, HUT1. Durante o HUT1, o composto de haleto e o composto de organomagnésio reagem para formar um haleto de magnésio que serve como um material de suporte do catalisador.
[0152] Em uma forma de realização da divulgação, o período de tempo durante o qual um composto de metal de transição entra em contato com um suporte de haleto de magnésio, e antes da adição de um diluente, pode ser chamado de segundo tempo de permanência, HUT2. Em uma forma de realização, o período de tempo durante o qual um composto de metal de transição entra em contato com um suporte de haleto de magnésio, em um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, e antes da adição de um diluente ao segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, pode ser chamado de segundo tempo de permanência, HUT2. Durante o HUT2, o composto de metal de transição entra em contato com o suporte de haleto de magnésio para formar um catalisador de pré-polimerização.
[0153] Em uma forma de realização da divulgação, o período de tempo durante o qual um diluente entra em contato com um catalisador de pré- polimerização e antes de o catalisador de pré-polimerização entrar em um reator de polimerização pode ser chamado de terceiro tempo de permanência, HUT 3. Em uma forma de realização, o período de tempo durante o qual um diluente entra em contato com um catalisador de pré-polimerização em um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, e antes de o catalisador de pré- polimerização entrar em um reator de polimerização, pode ser chamado de terceiro tempo de permanência, HUT3.
[0154] Em uma forma de realização da invenção, o período de tempo durante o qual um cocatalisador de organoalumínio entra em contato com um catalisador de pré-polimerização, e antes de todos os componentes de catalisador entrarem em um reator de polimerização, pode ser chamado de terceiro tempo de permanência, HUT 3. Em uma forma de realização da invenção, o período de tempo durante o qual um cocatalisador de organoalumínio entra em contato com um catalisador de pré-polimerização em um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, e antes de todos os componentes de catalisador entrarem no reator de polimerização, 6, pode ser chamado de terceiro tempo de permanência, HUT 3.
[0155] Um técnico no assunto reconhecerá que cada tempo de permanência pode ser manipulado alterando as taxas de fluxo do componente de catalisador, as dimensões do duto e semelhantes.
[0156] O processo para sintetizar um sistema catalisador Ziegler-Natta ativo em linha pode ser realizado em uma variedade de solventes; Exemplos não limitativos de solventes incluem alcanos C5 a C12 lineares ou ramificados ou misturas dos mesmos.
[0157] Nas formas de realização da divulgação, o primeiro solvente, o segundo solvente, o terceiro solvente, o diluente e o quarto solvente (opcional) podem ser iguais ou diferentes e são selecionados a partir de hidrocarbonetos, misturas de hidrocarbonetos, incluindo alcanos C5 a C12 lineares ou ramificados ou misturas dos mesmos. Em outras formas de realização não limitativas, os solventes e diluentes podem ser selecionados a partir do grupo que compreende hidrocarbonetos alifáticos C5-12 lineares, ramificados ou cíclicos, como pentano, metil pentano, hexano, heptano, octano, ciclo-hexano, metil ciclo-hexano, nafta hidrogenada ou combinações dos mesmos. Em outras formas de realização não limitativas, os solventes e diluentes podem ser selecionados a partir do grupo que compreende benzeno, tolueno (metilbenzeno), etilbenzeno, o-xileno (1,2- dimetilbenzeno), m-xileno (1,3-dimetilbenzeno), p-xileno (1,4-dimetilbenzeno), misturas de isômeros de xileno, hemeliteno (1,2,3-trimetilbenzeno), pseudocumeno (1,2,4-trimetilbenzeno), mesitileno (1,3,5-trimetilbenzeno), misturas de isômeros de trimetilbenzeno, preeniteno (1,2,3,4-tetrametilbenzeno), dureno (1,2,3,5-tetrametilbenzeno), misturas de isômeros de tetrametilbenzeno, pentametilbenzeno, hexametilbenzeno e combinações dos mesmos.
[0158] Nas formas de realização da divulgação, o primeiro solvente, o segundo solvente, o terceiro solvente, o diluente e o quarto solvente (opcional) são, cada um, selecionados a partir de um ou mais do que um isômero de metilpentano.
[0159] Nas formas de realização da divulgação, pelo menos um dentre o primeiro solvente, o segundo solvente, o terceiro solvente, o diluente e o quarto solvente (opcional) são 2-metilpentano (também conhecido como iso-hexano).
[0160] Em uma forma de realização da divulgação, o primeiro solvente, o segundo solvente, o terceiro solvente, o diluente e o quarto solvente (opcional) são cada 2-metilpentano (também conhecido como iso-hexano).
[0161] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um primeiro componente de catalisador é solúvel em um primeiro solvente e compreende um composto de haleto, (i). Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um primeiro componente de catalisador é solúvel em um primeiro solvente e compreende um composto de cloreto. Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um primeiro componente de catalisador é solúvel em um primeiro solvente e compreende um composto organoclorado, (i), tendo a fórmula R2Cl; em que R2 representa um átomo de hidrogênio, ou um radical hidrocarbil linear, ramificado ou cíclico contendo de 1 a 10 átomos de carbono. Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um primeiro componente de catalisador é solúvel em um primeiro solvente e compreende cloreto de terc-butila, (CH3)3CCl.
[0162] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um primeiro componente de catalisador é solúvel em um primeiro solvente e compreende um composto de organomagnésio, (ii). Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um primeiro componente de catalisador é solúvel em um primeiro solvente e compreende um composto de organomagnésio, (ii), tendo a fórmula Mg(R3)2, em que cada R3 pode ser igual ou diferente, radicais hidrocarbil lineares, ramificados ou cíclicos contendo de 1 a 10 átomos de carbono. Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um primeiro componente de catalisador é solúvel em um primeiro solvente e compreende etil butil magnésio (n-ButilMgEt).
[0163] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos, um primeiro componente de catalisador é solúvel em um primeiro solvente e compreende um composto de organomagnésio, (ii), e um agente solubilizante ou modificador de viscosidade, (v). Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um primeiro componente de catalisador é solúvel em um primeiro solvente e compreende um composto de organomagnésio, (ii), tendo a fórmula Mg(R3)2, em que cada R3pode ser igual ou diferente, radicais hidrocarbil lineares, ramificados ou cíclicos contendo de 1 a 10 átomos de carbono e um agente solubilizante ou modificador de viscosidade, (v), tendo a fórmula Al1R5dX3-d, em que cada R5 é selecionado independentemente de grupos alquil contendo 1-10 átomos de carbono, d é 1-3, e X é um átomo de halogênio, preferencialmente um átomo de cloro. Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um primeiro componente de catalisador é solúvel em um primeiro solvente e compreende etil butil magnésio e trietil alumínio.
[0164] Em uma forma de realização da divulgação, o primeiro solvente é 2-metil-pentano.
[0165] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um segundo componente de catalisador é solúvel em um segundo solvente e compreende um composto de haleto, (i). Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um segundo componente de catalisador é solúvel em um segundo solvente e compreende um composto de cloreto. Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um segundo componente de catalisador é solúvel em um segundo solvente e compreende um composto organoclorado com a fórmula R2Cl; em que R2 representa um átomo de hidrogênio, ou um radical hidrocarbil linear, ramificado ou cíclico contendo de 1 a 10 átomos de carbono. Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um segundo componente de catalisador é solúvel em um segundo solvente e compreende cloreto de terc-butila, (CH3)3CCl.
[0166] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um segundo componente de catalisador é solúvel em um segundo solvente e compreende um composto de organomagnésio, (ii). Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um segundo componente de catalisador é solúvel em um segundo solvente e compreende um composto de organomagnésio, (ii), tendo a fórmula Mg(R3)2, em que cada R3 pode ser igual ou diferente, radicais hidrocarbil lineares, ramificados ou cíclicos contendo de 1 a 10 átomos de carbono. Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um segundo componente de catalisador é solúvel em um segundo solvente e compreende etil butil magnésio (n-ButilMgEt).
[0167] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um segundo componente de catalisador é solúvel em um segundo solvente e compreende um composto de organomagnésio, (ii), e um agente solubilizante ou modificador de viscosidade, (v). Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um segundo componente de catalisador é solúvel em um segundo solvente e compreende um composto de organomagnésio, (ii), tendo a fórmula Mg(R3)2, em que cada R3pode ser igual ou diferente, radicais hidrocarbil lineares, ramificados ou cíclicos contendo de 1 a 10 átomos de carbono e um agente solubilizante ou modificador de viscosidade, (v), tendo a fórmula Al1R5dX3-d, em que cada R5 é selecionado independentemente de grupos alquil contendo 1-10 átomos de carbono, d é 1-3 e X é um átomo de halogênio, de preferência um átomo de cloro. Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um segundo componente de catalisador é solúvel em um segundo solvente e compreende etil butil magnésio e trietil alumínio.
[0168] Em uma forma de realização da divulgação, o segundo solvente é 2-metil-pentano.
[0169] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um terceiro componente de catalisador é solúvel em um terceiro solvente e compreende um composto de metal de transição, (iii). Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um terceiro componente de catalisador é solúvel em um terceiro solvente e compreende um composto de metal de transição, (iii), tendo a fórmula M(X)n ou MO(X)n; onde M representa um metal selecionado do Grupo 4 ao Grupo 8 da Tabela Periódica, ou misturas de metais selecionados do Grupo 4 ao Grupo 8; O representa oxigênio e X representa cloreto ou brometo; n é um número inteiro de 3 a 6 que satisfaz o estado de oxidação do metal. Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um terceiro componente de catalisador é solúvel em um terceiro solvente e compreende tetracloreto de titânio, TiCl4.
[0170] Em uma forma de realização da divulgação, o terceiro solvente é 2-metil-pentano.
[0171] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos, um quarto componente de catalisador é solúvel em um quarto solvente e compreende um cocatalisador de organoalumínio, (iv). Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos, um quarto componente de catalisador é solúvel em um quarto solvente e compreende um cocatalisador de organoalumínio, (iv), tendo a fórmula Al(R4)p(OR9)q(X)r, em que os grupos R4 podem ser grupos hidrocarbil iguais ou diferentes, contendo de 1 a 10 átomos de carbono; os grupos OR9 podem ser grupos alcoxi ou ariloxi iguais ou diferentes, em que R9 é um grupo hidrocarbil contendo de 1 a 10 átomos de carbono ligados ao oxigênio; X é cloreto ou brometo; e (p+q+r) = 3, com a condição de que p seja maior que 0. Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um quarto componente de catalisador é solúvel em um quarto solvente e compreende etóxido de dietil alumínio, (C2H5)2AlOC2H5.
[0172] Em uma forma de realização da divulgação, o quarto solvente é 2-metil-pentano.
[0173] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um primeiro componente de catalisador compreende um composto de haleto, (i), e é solúvel em um primeiro solvente e é distribuído sob pressão juntamente com o primeiro solvente a um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, através de um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, 1, e pelo menos um segundo componente de catalisador compreende um composto de organomagnésio, (ii), e é solúvel em um segundo solvente e é distribuído sob pressão juntamente com o segundo solvente ao primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, através de um segundo duto de distribuição de componente de catalisador, 1.
[0174] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um primeiro componente de catalisador compreende um composto de organomagnésio, (ii), e é solúvel em um primeiro solvente e é distribuído sob pressão juntamente com o primeiro solvente a um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, através de um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, 1, e pelo menos um segundo componente de catalisador compreende um composto de haleto, (i), e é solúvel em um segundo solvente e é distribuído sob pressão juntamente com o segundo solvente ao primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, através de um segundo duto de distribuição de componente de catalisador, 3.
[0175] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um terceiro componente de catalisador compreende um composto de metal de transição, (iii), e é solúvel em um terceiro solvente e é distribuído sob pressão juntamente com o terceiro solvente para um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, através de um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4.
[0176] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um terceiro componente de catalisador compreende um composto de metal de transição, (iii), e é solúvel em um terceiro solvente e é distribuído sob pressão juntamente com o terceiro solvente para uma seção a montante, 5a, de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, através de um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4.
[0177] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um diluente é distribuído sob pressão a um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, através de um duto de distribuição de diluente, 7.
[0178] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um diluente é distribuído sob pressão para uma seção a jusante, 5b, de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, através de um duto de distribuição de diluente, 7.
[0179] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um diluente é distribuído sob pressão para uma seção a montante, 5a, de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, através de um duto de distribuição de diluente, 7.
[0180] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos, um quarto componente de catalisador compreende um cocatalisador de organoalumínio, (iv), e é solúvel em um quarto solvente e é distribuído sob pressão para um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, através de um duto de distribuição de diluente, 7.
[0181] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos, um quarto componente de catalisador compreende um cocatalisador de organoalumínio, (iv), e é solúvel em um quarto solvente e é distribuído sob pressão para uma seção a montante, 5a, de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, através de um duto de distribuição de diluente, 7.
[0182] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos, um quarto componente de catalisador compreende um cocatalisador de organoalumínio, (iv), e é solúvel em um quarto solvente e é distribuído sob pressão para uma seção a jusante, 5b, de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, através de um duto de distribuição de diluente, 7.
[0183] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos, um quarto componente de catalisador compreende um cocatalisador de organoalumínio, (iv), e é solúvel em um quarto solvente e é distribuído sob pressão para um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, através de um quarto duto de distribuição de componente de catalisador, 7.
[0184] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos, um quarto componente de catalisador compreende um cocatalisador de organoalumínio, (iv), e é solúvel em um quarto solvente e é distribuído sob pressão para uma seção a montante, 5a, de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, através de um quarto duto de distribuição de componente de catalisador, 7.
[0185] Em uma forma de realização da divulgação, pelo menos um quarto componente de catalisador compreende um cocatalisador de organoalumínio (iv) e é solúvel em um quarto solvente e é distribuído sob pressão para uma seção a jusante, 5b, de um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, através de um quarto duto de distribuição de componente de catalisador, 7.
[0186] Em uma forma de realização da divulgação, a polimerização ocorre em um reator de polimerização em fase de solução no qual o solvente usado é um hidrocarboneto.
[0187] Em uma forma de realização da divulgação, a polimerização ocorre em um reator de polimerização em fase de solução no qual o solvente usado é 2-metilpentano.
[0188] Nas formas de realização da divulgação, o método e o aparelho 100 ou 101 podem, em particular, ser empregados de forma útil em sistemas de reator duplo, como sistemas de reator duplo em série. Por exemplo, sistemas de reator duplo que compreendem sistemas de reator de polimerização em fase de pasta, sistemas de reator de polimerização em fase de solução e combinações dos mesmos podem ser empregados com a divulgação atual. Embora menos preferidos, os sistemas de reator de polimerização em fase gasosa ou em fase de pasta também podem ser usados com o processo da presente divulgação.
[0189] Em uma forma de realização da divulgação, a polimerização ocorre em dois reatores que são configurados em série. Os reatores podem ser iguais ou diferentes. Por exemplo, cada reator pode ser um reator de tanque com agitação contínua adequado para polimerização em solução. Os reatores podem ser operados em condições comuns ou diferentes. Por exemplo, os reatores podem ser operados sob condições que promovem a formação de uma fração de polímero de alto peso molecular em um primeiro reator (isto é, a montante) e a formação de uma fração de polímero de baixo peso molecular em um segundo reator (isto é, a jusante) que recebe uma corrente de efluente proveniente do primeiro reator.
[0190] A polimerização em pasta é bem conhecida na arte. A polimerização é conduzida em um diluente inerte, no qual o polímero resultante não é solúvel. Os monômeros podem ser solúveis no diluente. O diluente é tipicamente um composto hidrocarbil, tal como um hidrocarboneto C5-12 que pode ser não substituído ou substituído por um radical alquil C1-4. Alguns diluentes potenciais incluem pentano, hexano, heptano, octano, isobuteno ciclo-hexano e metil ciclo-hexano. O diluente pode ser nafta hidrogenada. O diluente pode também ser um hidrocarboneto C8-12 aromático, tal como o vendido pela ExxonMobil Chemical, sob a marca registada ISOPAR® E. Tipicamente, os monômeros são dispersos ou dissolvidos no diluente. A reação de polimerização ocorre a temperaturas de cerca de 20°C a cerca de 120°C, de preferência de cerca de 40°C a 100°C. A pressão no reator pode ser de cerca de 15 psi a cerca de 4.500 psi, de preferência de cerca de 100 psi a 1.500 psi. Os reatores podem ser tanques agitados ou reatores de circuito fechado com uma perna de sedimentação (settling leg) para remover o polímero do produto. Reatores de tanque agitado também podem ser usados. O teor de sólidos da suspensão está geralmente na faixa de 10% a 80%. A polimerização pode ser realizada em lotes, por exemplo, em autoclaves de agitação, ou continuamente, por exemplo, em reatores de tubo ou em reatores de circuito fechado.
[0191] Na polimerização em fase gasosa, as pressões podem estar na faixa de 25 psi a 1000 psi, de preferência 50 psi a 500 psi, mais preferencialmente 100 psi a 450 psi, e as temperaturas estarão na faixa de 30°C a 130°C, preferencialmente 65°C a 115°C. Reatores de fase gasosa de leito agitado ou, de preferência, de leito fluidizado podem ser usados. Na polimerização de olefinas em leito fluidizado em fase gasosa, a polimerização é conduzida em um reator de leito fluidizado em que um leito de partículas poliméricas é mantido em um estado fluidizado por meio de uma corrente de gás ascendente que compreende o monômero de reação gasosa. A polimerização de olefinas em um reator de leito agitado difere da polimerização em um reator de leito fluidizado gasoso pela ação de um agitador mecânico dentro da zona de reação que contribui para a fluidização do leito. A polimerização em fase gasosa pode ser conduzida em modo seco, modo condensado ou modo supercondensado, todos os quais são bem conhecidos na arte. A polimerização pode ocorrer na presença de um gás não polimerizável que pode ser inerte ou pode ser um alcano, ou uma mistura dos mesmos e tipicamente, hidrogênio. Para uma descrição detalhada dos processos de polimerização em leito fluidizado em fase gasosa, vide as Patentes U.S. 4,543,399; 4,588,790; 5,028,670; 5,352,749 e 5,405,922.
[0192] Processos de polimerização em solução para a polimerização ou copolimerização de etileno são bem conhecidos na arte (vide, por exemplo, as Patentes U.S. 6,372,864 e 6,777,508). Estes processos são conduzidos na presença de um solvente de hidrocarboneto inerte, tipicamente, um hidrocarboneto C5-12 que pode ser não substituído ou substituído por um grupo alquil C1-4, como pentano, metil pentano, hexano, heptano, octano, ciclo-hexano, metil ciclo-hexano e nafta hidrogenada. Um exemplo de um solvente adequado que está disponível comercialmente é “ISOPAR® E” (solvente alifático C8-12, ExxonMobil Chemical). Monômeros adequados para copolimerização com etileno incluem mono e di-olefinas C3-20. Os comonômeros preferenciais incluem alfa olefinas C3-12, os quais são não substituídos ou substituídos por até dois radicais alquil C1-6, monômeros aromáticos de vinila C8-12, que são não substituídos ou substituídos por até dois substituintes selecionados do grupo que consiste em radicais alquil C1-4, diolefinas C4-12 de cadeia linear ou cíclicas que são não substituídas ou substituídas por um radical alquil C1-4. Exemplos ilustrativos não limitativos de tais alfa-olefinas são um ou mais de propileno, 1- buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno e 1-deceno, estireno, alfa metil estireno e as olefinas cíclicas de anel restrito, tais como ciclobuteno, ciclopenteno, diciclopentadieno norborneno, norbornenos substituídos por alquil, norbornenos substituídos por alquenil e semelhantes (por exemplo, 5-metileno-2-norborneno e 5-etilideno-2-norborneno, biciclo-(2,2,1)-hepta-2,5-dieno).
[0193] Para um sistema de reator duplo em fase de solução em série, deseja-se geralmente operar o segundo reator, que pode estar imediatamente a montante de um sistema de desvolatilização, a uma temperatura mais elevada do que o primeiro reator, uma vez que a temperatura da reação de polimerização pode ser usada para ajudar a remover o solvente da reação. Para um determinado sistema catalisador, uma diferença de temperatura entre o primeiro e o segundo reatores pode influenciar a distribuição do peso molecular (MWD) do polímero final, com maiores diferenças de temperatura favorecendo o aumento da MWD.
[0194] Na polimerização em solução, os monômeros são dissolvidos ou dispersos no solvente antes de serem fornecidos ao primeiro reator (ou para monômeros gasosos, o monômero pode ser fornecido ao reator de modo a se dissolver na mistura reacional). Antes da mistura, o solvente e os monômeros são geralmente purificados para remover contaminantes potenciais do catalisador, como água, oxigênio ou impurezas metálicas. A purificação da matéria-prima segue as práticas padrão da arte (por exemplo, peneiras moleculares, leitos de alumina e/ou catalisadores de remoção de oxigênio) usadas para a purificação de monômeros. O próprio solvente também (por exemplo, metilpentano, ciclo-hexano, hexano ou tolueno) é preferencialmente tratado de maneira semelhante.
[0195] A matéria-prima pode ser aquecida ou resfriada antes da alimentação ao primeiro reator. Monômeros e solvente adicionais podem ser adicionados ao segundo reator, e podem ser aquecidos ou resfriados.
[0196] Embora as temperaturas de operação usadas em cada reator variem amplamente dependendo de vários fatores, como, por exemplo, a concentração de monômero, a concentração de comonômero, o tipo e a concentração de catalisador, o solvente usado, a pressão, o desenho do equipamento, as taxas de fluxo, as propriedades de produto desejadas e semelhantes, o primeiro reator é operado geralmente a uma temperatura entre 80°C e 200°C, enquanto o segundo reator é operado geralmente a uma temperatura entre 100°C e 250°C.
[0197] Em um processo de polimerização em solução, o processo reacional mais preferencial é um “processo de pressão média”, o que significa que a pressão em cada reator é preferencialmente inferior a cerca de 6.000 psi (cerca de 42.000 quilopascais ou kPa), mais preferencialmente de cerca de 2.000 psi a 3.000 psi (cerca de 14.000 kPa -22.000 kPa).
[0198] A distribuição do tempo de residência de um reator de polimerização contínua dependerá do desenho e da capacidade do reator em particular. Geralmente, os reatores devem ser operados em condições que permitam uma mistura completa dos reagentes. Na polimerização em solução em reator duplo, é preferível que de 20% em peso a 60% em peso do polímero final seja polimerizado no primeiro reator, com o restante sendo polimerizado no segundo reator. Ao deixar o sistema de reator, o solvente é removido e o polímero resultante é acabado de maneira convencional.
[0199] Em uma forma de realização da divulgação, o primeiro reator de polimerização tem um volume menor do que o do segundo reator de polimerização.
[0200] Em uma forma de realização da divulgação, o primeiro reator de polimerização é operado a uma temperatura mais baixa do que a do segundo reator.
[0201] O método e aparelho, 100 ou 101, da presente divulgação podem ser usados para preparar homopolímeros de etileno e copolímeros de etileno e alfa-olefinas superiores com densidades na faixa de, por exemplo, cerca de 0,900-0,970 g/cm3 e especialmente 0,910-,930 g/cm3. Esses polímeros podem ter um índice de fusão, conforme medido pelo método ASTM D-1238, condição E, na faixa de, por exemplo, cerca de 0,1-200 dg/min. Os polímeros podem ser fabricados com distribuição de peso molecular estreita ou ampla.
[0202] Os polímeros produzidos pelo uso do método e aparelho, 100 ou 101, da presente divulgação são capazes de ser fabricados em uma ampla variedade de artigos, como é conhecido para homopolímeros de etileno e copolímeros de etileno e alfa-olefinas superiores.
[0203] Os exemplos a seguir são apresentados com a finalidade de ilustrar as formas de realização selecionadas desta divulgação; entendendo-se que os exemplos apresentados não limitam as reivindicações apresentadas.
EXEMPLOS
[0204] Um catalisador de pré-polimerização Ziegler-Natta é produzido a partir de três componentes de catalisador que são misturados em linha durante o caminho para um reator de polimerização, 6, usando o aparelho mostrado na Figura 3 (Comparativo) ou Figura 4 (Da invenção).
[0205] Nos exemplos 1 e 2 e com referência às Figuras 3 e 4, pelo menos um primeiro componente de catalisador que compreende cloreto de terc-butila (i), dissolvido em 2-metilpentano, foi bombeado como corrente S1 através de um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador, 1, a um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2. Pelo menos um segundo componente de catalisador compreendendo butil (etil) magnésio (ii), juntamente com trietil alumínio (v), Al2(CH2CH3)6, dissolvido em 2-metilpentano foi bombeado como corrente S2 através de um segundo tubo de distribuição de componente de catalisador, 3, para o primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2. No primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, os componentes de catalisador (i) e (ii) formam um suporte de catalisador de cloreto de magnésio durante um primeiro tempo de permanência, HUT 1. O suporte de catalisador então fluiu do primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, para o segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5. Um pelo menos um terceiro componente compreendendo TiCl 4 (iii), dissolvido em 2-metilpentano, foi bombeado como corrente S3 através de um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador, 4, para o segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5. No segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, o suporte de catalisador de cloreto de magnésio e o componente de catalisador (iii) se unem para formar um catalisador de pré-polimerização Ziegler-Natta durante um segundo tempo de permanência, HUT 2. Etóxido de dietil alumínio (iv), (C2H5)2AlOC2H5, dissolvido em 2- metilpentano, foi adicionado diretamente ao reator de polimerização para gerar o catalisador de polimerização Zielger-Natta ativo.
[0206] Ao fornecer separadamente os componentes de catalisador (i) e (ii) que dão origem a um suporte de catalisador de cloreto de magnésio, a um primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2, pode-se garantir que o suporte de catalisador de cloreto de magnésio seja formado a taxas suficientemente altas e com formação reduzida de suporte de catalisador próximo às paredes do aparelho misturador onde incrustações e/ou obstruções podem ocorrer. Em um arranjo de injeção coaxial, isso pode ser facilitado ainda mais a fim de garantir que os dois fluxos de componentes de catalisador a ser misturados, S1 e S2, tenham um fluxo Craya-Curtet em uma faixa específica. Da mesma forma, ao fornecer separadamente o componente de catalisador (iii), que quando combinado com o suporte de catalisador de cloreto de magnésio dá origem a um catalisador de pré-polimerização Ziegler-Natta, a um segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5, pode-se garantir que o catalisador de pré-polimerização seja formado a taxas suficientemente altas e com formação reduzida de catalisador de pré-polimerização próximo às paredes do aparelho misturador onde incrustações e/ou obstruções podem ocorrer. Em um arranjo de injeção coaxial, isso pode ser facilitado ainda mais garantindo que o fluxo dos componentes de catalisador do primeiro tubo de mistura dos componentes de catalisador (ou seja, os componentes que formam o suporte de catalisador), a ser misturado com S3, tenha um fluxo Craya-Curtet em uma faixa específica.
[0207] Os fluxos Craya-Curtet são formados quando um jato com número de Reynolds moderadamente grande descarrega em um fluxo de duto coaxial de raio muito maior. Observa-se que o número Craya-Curtet, C, é definido como a raiz quadrada da razão entre o fluxo de momentum da corrente de cofluxo (coflowing stream) e à do jato central (vide, por exemplo, (Revuelta, et al., 2004)):
[0208] No exemplo comparativo 1, e com referência à Figura 3, nenhum diluente foi fornecido através de um duto para se misturar com o catalisador de pré-polimerização Ziegler-Natta antes de ser fornecido ao reator de polimerização. Além disso, o número de Craya-Curtet, C, no primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, no qual o suporte de cloreto de magnésio é formado, estava acima de 3.
[0209] No Exemplo da Invenção 2, e com referência à Figura 4, uma corrente de diluente compreendendo 2-metilpentano foi alimentada como corrente S4 a uma alta taxa de fluxo através de um duto de distribuição de diluente, 7, para se misturar com o catalisador de pré-polimerização Ziegler- Natta durante um terceiro tempo de permanência, HUT 3, e antes de o catalisador de pré-polimerização Zielger-Natta ser fornecido ao reator de polimerização. No Exemplo da Invenção 2, o número Craya-Curtet, C, no primeiro duto de mistura dos componentes de catalisador, 2 (em que o suporte de cloreto de magnésio é formado), e no segundo duto de mistura dos componentes de catalisador, 5 (em que o catalisador de pré-polimerização Ziegler-Natta foi formado), ficou bem dentro de uma faixa de cerca de 0,65 a cerca de 2,5.
[0210] As razões molares dos componentes de catalisador Ziegler-Natta em linha (i), (ii), (iii), (iv) e (v), as taxas de fluxo da solução e do diluente, os tempos de mistura dos componentes de catalisador (ou seja, tempos de permanência), e as temperaturas da solução são fornecidas nas Tabelas 1 e 2. TABELA 1 Razões molares dos Componente de Catalisador TABELA 2 Taxas de Fluxo dos Componentes de Catalisador, HUT's etc.
[0211] No Exemplo Comparativo 1, o aparelho funcionou por 13,5 horas e, em seguida, ficou conectado. O aparelho continuou a ser ligado em média a cada 2,6 dias. Após várias tentativas, o maior tempo de funcionamento registrado antes que o aparelho fosse ligado foi de 10 dias.
[0212] No Exemplo da Invenção 2, o aparelho funcionou durante 6-9 meses antes que a remoção do material que obstrui o aparelho fosse necessária.
[0213] Um técnico no assunto reconhecerá a partir dos exemplos acima que, evitando a precipitação prematura do suporte de catalisador e/ou espécies pré-catalíticas, um catalisador de polimerização multicomponentes pode ser formado in situ durante o caminho para um reator de polimerização de olefina com risco reduzido de incrustação dos sistemas de alimentação dos componentes de catalisador associados.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
[0214] Esta divulgação se refere a um método e um aparelho para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização. O reator de polimerização pode ser operado sob uma ampla gama de condições de processo que permitem a produção de uma ampla variedade de polímeros de etileno.

Claims (43)

1. Aparelho (100) para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização (6), o aparelho (100) CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1); um segundo duto de distribuição de componente de catalisador (3) que está disposto dentro do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1); um primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2); um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador (4) que está disposto dentro do primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2); um segundo duto de mistura de componente de catalisador (5) compreendendo uma seção a montante (5a) e uma seção a jusante (5b); e um duto de distribuição de diluente (7); o primeiro (1) e o segundo (3) dutos de distribuição de componente de catalisador sendo cada um de extremidade aberta e coterminando no primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2), o primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) e o terceiro duto de distribuição de componente do catalisador (4) sendo cada um de extremidade aberta e coterminando na seção a montante (5a) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5), o duto de distribuição de diluente (7) sendo de extremidade aberta e terminando na seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5), a seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) sendo de extremidade aberta e terminando dentro do reator de polimerização (6); em que pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel em um primeiro solvente é distribuído sob pressão juntamente com o primeiro solvente para o primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) através do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1), pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel em um segundo solvente é distribuído sob pressão juntamente com o segundo solvente para o primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) através do segundo duto de distribuição de componente de catalisador (3), pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel em um terceiro solvente é distribuído sob pressão juntamente com o terceiro solvente para a seção a montante (5a) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) através do terceiro duto de distribuição de componente de catalisador (4), e pelo menos um diluente é distribuído sob pressão para a seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) através do duto de distribuição de diluente (7); pelo qual, o pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel no primeiro solvente entra em contato com o pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel no segundo solvente dentro do primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) para formar um suporte de catalisador, o pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel no terceiro solvente entra em contato com o suporte de catalisador dentro da seção a montante (5a) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) para formar um catalisador de pré- polimerização e o pelo menos um diluente entra em contato com o catalisador de pré- polimerização dentro da seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) antes de ser expelido para o reator de polimerização (6).
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo duto de distribuição de componente de catalisador (3) está disposto de forma coaxial dentro do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1), de modo que as extremidades abertas do primeiro e segundo dutos de distribuição de componente de catalisador coterminem em um arranjo concêntrico no primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2).
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador (4) está disposto de forma coaxial dentro do primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2), de modo que as extremidades abertas do primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) e do terceiro duto de distribuição de componente de catalisador (4) coterminem em um arranjo concêntrico na seção a montante (5a) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5).
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) compreende uma seção cônica em comunicação de fluido com uma seção tubular de extremidade aberta que termina dentro do reator de polimerização (6), a seção cônica afinando para dentro para encontrar a seção tubular de extremidade aberta.
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção a montante (5a) e a seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) estão dispostas perpendiculares uma à outra.
6. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1), o segundo duto de distribuição de componente de catalisador (3), o primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2), o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador (4) e a seção a montante (5a) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) estão dispostos coaxialmente.
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1), o segundo duto de distribuição de componente de catalisador (3), o primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2), o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador (4) e a seção a montante (5a) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) estão dispostos de forma vertical.
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1), o segundo duto de distribuição de componente de catalisador (3) e o terceiro duto de distribuição de componente de catalisador (4) estão em comunicação de fluido com pelo menos um primeiro tanque de retenção de componente de catalisador, pelo menos um segundo tanque de retenção de componente de catalisador, e pelo menos um terceiro tanque de retenção de componente de catalisador, respectivamente.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o duto de distribuição de diluente (7) está em comunicação de fluido com pelo menos um tanque de retenção de diluente.
10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o reator de polimerização (6) é um reator de polimerização em fase de solução.
11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o reator de polimerização (6) é um reator de tanque agitado.
12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o reator de tanque agitado compreende uma parede inferior, uma parede superior e uma parede lateral contínua que se estende para cima desde a referida parede inferior até a referida parede superior.
13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) se estende através da parede lateral contínua do reator de tanque agitado.
14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) se estende através da parede inferior do reator de tanque agitado.
15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) se estende através da parede superior do reator de tanque agitado.
16. Aparelho (101) para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização (6), o aparelho (101) CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1); um segundo duto de distribuição de componente de catalisador (3) que está disposto dentro do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1); um primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2); um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador (4) que está disposto de forma anular em torno do primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2); um segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) compreendendo uma seção a montante (5a) e uma seção a jusante (5b); e um duto de distribuição de diluente (7); o primeiro (1) e o segundo (3) dutos de distribuição de componente de catalisador sendo cada um de extremidade aberta e coterminando no primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2), o primeiro duto de mistura do componente do catalisador (2) e o terceiro duto de distribuição de componentes do catalisador (4) sendo cada um de extremidade aberta e coterminando na seção a montante (5a) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5), o duto de distribuição de diluente (7) sendo de extremidade aberta e terminando na seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5), a seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) sendo de extremidade aberta e terminando dentro do reator de polimerização (6); em que pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel em um primeiro solvente é distribuído sob pressão juntamente com o primeiro solvente para o primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) através do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1), pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel em um segundo solvente é distribuído sob pressão juntamente com o segundo solvente para o primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) através do segundo duto de distribuição de componente de catalisador (3), pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel em um terceiro solvente é distribuído sob pressão juntamente com o terceiro solvente para a seção a montante (5a) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) através do terceiro duto de distribuição de componente de catalisador (4), e pelo menos um diluente é distribuído sob pressão para a seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) através do duto de distribuição de diluente (7); pelo qual, o pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel no primeiro solvente entra em contato com o pelo menos segundo componente de catalisador solúvel no segundo solvente dentro do primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) para formar um suporte de catalisador, o pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel no terceiro solvente entra em contato com o suporte de catalisador dentro da seção a montante (5a) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) para formar um catalisador de pré- polimerização e o pelo menos um diluente entra em contato com o catalisador de pré- polimerização dentro da seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) antes de ser expelido para o reator de polimerização (6).
17. Método para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes para um reator de polimerização (6), o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: fornecer pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel em um primeiro solvente a um primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) através de um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1), fornecer pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel em um segundo solvente ao primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) através de um segundo duto de distribuição de componente de catalisador (3) que está disposto dentro do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1), fornecer pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel em um terceiro solvente a uma seção a montante (5a) de um segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) compreendendo uma seção a montante (5a) e uma seção a jusante (5b) através de um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador (4) que está disposto dentro do primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2), e fornecer pelo menos um diluente à seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do catalisador (5) por meio de um duto de distribuição de diluente (7); em que, o pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel no primeiro solvente e o pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel no segundo solvente entram em contato um com o outro dentro do primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) para formar um suporte de catalisador, o pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel no terceiro solvente e o suporte de catalisador entram em contato um com o outro dentro da seção a montante (5a) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) para formar um catalisador de pré-polimerização e o pelo menos um diluente entra em contato com o catalisador de pré-polimerização dentro da seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) antes de ser expelido para o reator de polimerização (6).
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo de permanência no primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) é de 10 a 90 segundos.
19. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo de permanência no primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) é de 20 a 50 segundos.
20. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo de permanência na seção a montante (5a) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) é de 1 a 50 segundos.
21. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo de permanência na seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) é de 1 a 10 segundos.
22. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel no primeiro solvente compreende um composto de haleto.
23. Método, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o composto de haleto é um composto de cloreto.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23, CARACTERIZADO pelo fato de que o composto de cloreto é cloreto de terc-butila.
25. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel no segundo solvente compreende um composto de organomagnésio.
26. Método, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que o composto de organomagnésio é butil (etil) magnésio.
27. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel no terceiro solvente compreende um composto de metal de transição.
28. Método, de acordo com a reivindicação 27, CARACTERIZADO pelo fato de que o composto de metal de transição é tetracloreto de titânio.
29. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um diluente compreende um diluente de hidrocarboneto.
30. Método, de acordo com a reivindicação 29, CARACTERIZADO pelo fato de que o diluente de hidrocarboneto é 2-metilpentano.
31. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda fornecer pelo menos um quarto componente de catalisador solúvel em um quarto solvente à seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do catalisador (5) por meio do duto de distribuição de diluente (7).
32. Método, de acordo com a reivindicação 31, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um quarto componente de catalisador compreende um cocatalisador de organoalumínio.
33. Método, de acordo com a reivindicação 32, CARACTERIZADO pelo fato de que o quarto solvente é um hidrocarboneto.
34. Método, de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que o cocatalisador de organoalumínio é etóxido de dietil alumínio.
35. Método, de acordo com a reivindicação 34, CARACTERIZADO pelo fato de que o hidrocarboneto é 2-metilpentano.
36. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda fornecer pelo menos um quarto componente de catalisador solúvel em um quarto solvente tanto à seção a montante (5a) quanto à seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do catalisador (5) por meio de um quarto duto de distribuição de componente de catalisador (7).
37. Método, de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um quarto componente de catalisador compreende um cocatalisador de organoalumínio.
38. Método, de acordo com a reivindicação 37, CARACTERIZADO pelo fato de que o quarto solvente é um hidrocarboneto.
39. Método, de acordo com a reivindicação 38, CARACTERIZADO pelo fato de que o cocatalisador de organoalumínio é etóxido de dietil alumínio.
40. Método, de acordo com a reivindicação 39, CARACTERIZADO pelo fato de que o hidrocarboneto é 2-metilpentano.
41. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o reator de polimerização (6) é um reator de polimerização em fase de solução.
42. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o reator de polimerização (6) é um reator de tanque agitado.
43. Método para a distribuição de um catalisador de polimerização de olefina multicomponentes a um reator de polimerização (6), o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: fornecer pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel em um primeiro solvente a um primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) através de um primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1), fornecer pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel em um segundo solvente ao primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) através de um segundo duto de distribuição de componente de catalisador (3) que está disposto dentro do primeiro duto de distribuição de componente de catalisador (1), fornecer pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel em um terceiro solvente a uma seção a montante de um segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) compreendendo uma seção a montante (5a) e uma seção a jusante (5b) através de um terceiro duto de distribuição de componente de catalisador (4) que está disposto de forma anular em torno do primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2), e fornecer pelo menos um diluente à seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do catalisador (5) por meio de um duto de distribuição de diluente (7); em que, o pelo menos um primeiro componente de catalisador solúvel no primeiro solvente e o pelo menos um segundo componente de catalisador solúvel no segundo solvente entram em contato um com o outro dentro do primeiro duto de mistura do componente de catalisador (2) para formar um suporte de catalisador, o pelo menos um terceiro componente de catalisador solúvel no terceiro solvente e o suporte de catalisador entram em contato um com o outro dentro da seção a montante (5a) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) para formar um catalisador de pré-polimerização e o pelo menos um diluente entra em contato com o catalisador de pré-polimerização dentro da seção a jusante (5b) do segundo duto de mistura do componente de catalisador (5) antes de ser expelido para o reator de polimerização (6).
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