BRPI0720690B1 - Grade de distribuição de gás para um aparelho de polimerização, reator de leito fluidizado e processo de polimerização em fase gasosa de alfa-olefinas - Google Patents

Description

(54) Título: GRADE DE DISTRIBUIÇÃO DE GÁS PARA UM APARELHO DE POLIMERIZAÇÃO, REATOR DE LEITO

FLUIDIZADO E PROCESSO DE POLIMERIZAÇÃO EM FASE GASOSA DE ALFA-OLEFINAS (73) Titular: BASELL POLIOLEFINE ITALIA S.R.L.. Endereço: Via Pergolesi 25, 20124 (Ml), ITÁLIA(IT) (72) Inventor: ROBERTO RINALDI; GIUSEPPE PENZO; LUCIANO MICHIELIN; GABRIELE GOVONI

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 03/04/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 03/04/2018

Assinado digitalmente por:

Júlio César Castelo Branco Reis Moreira

Diretor de Patente

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para GRADE DE DISTRIBUIÇÃO DE GÁS PARA UM APARELHO DE POLIMERIZAÇÃO, REATOR DE LEITO FLUIDIZADO E PROCESSO DE POLIMERIZAÇÃO EM FASE GASOSA DE ALFA-OLEFINAS.

[001] A presente invenção refere-se a uma grade de distribuição de gás adequada para distribuir um fluxo de gás para cima dentro de um vaso contendo um polímero em condições fluidizadas.

[002] Em particular, a invenção refere-se a uma grade de distribuição de gás adequada para ser ajustada em um reator de leito fluidizado para a polimerização de olefina. A invenção refere-se também a um reator de leito fluidizado compreendendo a dita grade de distribuição, e a um processo de polimerização em fase gasosa executado em um tal reator de leito fluidizado.

[003] O desenvolvimento de catalisadores com alta atividade e seletividade do tipo Ziegler-Natta e, mais recentemente, do tipo de metaloceno levou ao uso difundido em uma escala industrial de processos nos quais a polimerização de olefina é executada em um meio gasoso na presença de um catalisador sólido. Um exemplo dos ditos processos de polimerização em fase gasosa envolve o uso de um reator de leito fluidizado, onde um leito de partículas de polímero é mantido em um estado fluidizado pelo fluxo ascendente de um gás fluidizante.

[004] Durante a polimerização é gerado polímero fresco por polimerização catalítica dos monômeros e o polímero produzido é drenado do reator para manter o leito de polímero em um volume constante. O leito fluidizado, que compreende um leito de partículas de polímero crescentes e partículas de catalisador, é mantido em um estado de fluidização pelo fluxo ascendente contínuo de um gás fluidizante, que compreende o fluxo de gás e composição de monômeros reciclados. [005] A fluidização de um sólido pulverizado é uma operação que

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2/20 é em geral facilmente obtida adaptando a velocidade do fluxo de gás ao tamanho, forma e densidade do sólido pulverizado. É desejável ter uma distribuição homogênea do gás fluidizante no leito de sólido fluidizado. Processos industriais empregam uma grade de distribuição para distribuir o gás fluidizante ao leito de polímero, agindo a dita grade de distribuição também como um suporte para o leito quando o suprimento de gás é cortado. A dita grade de distribuição é comumente provida com orifícios e disposta na parte inferior do aparelho de leito fluidizado. [006] Grades de fluidização mais comumente usadas em instalações de polimerização têm a forma de um disco cilíndrico, que é perfurado por um grande número de furos passantes permitindo a passagem do gás fluidizante desde a zona subjacente à grade até o leito de polímero fluidizado. A dita grade de fluidização pode ser também construída integradamente junto com as paredes do reator.

[007] No entanto, foi observado que quando o aparelho do leito fluidizado excede um certo tamanho, a distribuição do gás fluidizante através do leito de polímero tende a se tornar menos homogênea, de forma que aparecem no leito regiões densas e mal fluidizadas, particularmente na redondeza das paredes do aparelho. A polimerização de olefina é uma reação exotérmica e pontos quentes localizados dentro do leito de polímero podem acontecer e levar ao abrandamento das partículas de polímero e sua aglomeração. Este fenômeno tende a se tornar mais severo quando a polimerização for operada no assim chamado modo condensante, de forma que o gás fluidizante contém também quantidades pequenas de monômeros condensados: a falta de homogeneidade na distribuição deste líquido pode causar a adesão ou aglomeração do sólida no leito fluidizado.

[008] Outra desvantagem correlacionada com as grades perfuradas da técnica anterior é provável que os furos passantes se tornem entupidos pela deposição de partículas de polímero, de forma que o

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3/20 aparelho de polimerização não pode ser continuamente operado por um longo período de tempo. Se são providos furos com um tamanho maior, o problema de entupir será superado até certo ponto, mas algumas partículas de polímero podem cair através dos furos na zona subjacente à grade para formar depósitos nas paredes abaixo da placa de distribuição de gás. Alternativamente, um aumento na distância entre os furos, isto é, o passo dos furos, é provável criar uma região de fluxo estagnado entre os furos com consequentes pontos quentes e formação de pedaços grossos de polímero nas zonas entre os furos. [009] Para resolver os problemas acima, foram propostas grades de fluidização com uma forma, tamanho, número e distribuição de furos diferentes.

[0010] Placas de distribuição de gás providas com tampas acima dos furos de grade foram descritas em algumas patentes para superar o risco de entupir os furos da grade durante corridas regulares de polimerização, e especialmente quando o leito de polímero cai, devido a parada de alimentação do gás fluidizante de reciclagem. Ambos os documentos EP-B-088404 e GB 2,271,721 descrevem placas de distribuição de gás para uso em um leito fluidizado, em que providas tampas acima dos furos da placa, então prevenindo partículas caindo através dos furos.

[0011] A publicação de patente japonesa 42404/1992 descreve uma placa de distribuição de gás, em que sobretampas na forma de um teto são providas sobre os furos de passagem de gás: o gás flui para fora por ambos os lados das tampas. Adicionalmente, a de patente japonesa 284509/1989 descreve uma placa de distribuição de gás que tem sobretampas de uma forma que a linha externa conforme vista em uma seção em corte transversal vertical se eleva de uma maneira inclinada de forma a cobrir e proteger os furos de passagem de gás. [0012] As placas de distribuição acima mencionadas providas com

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4/20 tampas são úteis até certo ponto para prevenir os furos de ser tampados pelo sólido, mas falham em difundir uniformemente o fluxo de gás através do leito de polímero, de forma que não são adequadas do ponto de vista de operar eficazmente o processo de polimerização de leito fluidizado.

[0013] A descrição da patente EP 173261 preceitua inserir uma placa de difusão na extremidade da parte inferior de um reator de leito fluidizado, em correspondência à tubulação aduzindo o fluxo de reciclagem de gás. A dita placa de difusão melhora a uniformidade do fluxo de gás que passa através da grade de fluidização gerando um fluxo turbulento na região subjacente à grade de fluidização. O projeto da dita placa de difusão é de tal forma a dividir o fluxo de gás em dois fluxos principais, o primeiro direcionado de modo ascendente, o segundo direcionado lateralmente. No entanto, a versão descrita tem a desvantagem de que as superfícies planas da placa de difusão tendem a coletar partículas finas arrastadas com o fluxo de gás circulante, de forma que aglomerações de polímero podem crescer nas superfícies da placa de difusão com o alto risco de obstruir parcialmente o fluxo de gás fluidizante para o reator de polimerização.

[0014] A patente EP 085610 descreve um distribuidor de gás para reatores de leito fluidizado que consiste em um cone invertido com uma conicidade compreendida entre 50° e 120°, e pro vido em suas paredes laterais com furos para a adução do gás fluidizante. O ápice do dito cone invertido é provido com um dispositivo para a descarga do polímero produzido. Uma coroa de fendas ou orifícios adicionais é deslocada lateralmente na extremidade superior deste distribuidor de gás cônico, sendo a largura dos ditos orifícios dimensionada de tal modo a permitir a passagem das partículas finas arrastadas com o gás fluidizante, enquanto ao mesmo tempo para dificultar a queda por gravidade do leito fluidizado durante a interrupção do processo de fluidização.

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O gás fluidizante flui para cima através de um espaço intermediário estreito colocado entre o distribuidor cônico e as paredes do reator. A grade de fluidização proposta pela patente EP 085610 sofre da desvantagem de que o dito espaço intermediário estreito aduzindo o gás fluidizante pode ser facilmente entupido pelas partículas finas arrastadas com o fluxo gasoso reciclado.

[0015] Todas estas disposições anteriores sofrem de uma estrutura sendo complexa e difícil de ser fabricada e administrada. O uso de uma sequência de tampas sobre os furos da grade podem ocasionar um grande aumento na queda de pressão do aparelho de polimerização. Além disso, os furos cobertos com tampas podem se tornar entupidos pelas partículas finas arrastadas com o gás fluidizante. Isto é particularmente o caso onde nenhum ciclone é usado na linha de gás de reciclagem para separar as partículas fina arrastadas com o fluxo de gás de reciclagem.

[0016] Tendo em vista as desvantagens acima dos distribuidores de gás da técnica anterior, é largamente sentida a necessidade para prover uma grade de fluidização simples para ser fabricada e capaz de assegurar uma distribuição ótima de um fluxo de gás dentro de um leito de polímero, reduzindo também o risco de entupimento de furos. [0017] É então um primeiro objeto da presente invenção uma grade de distribuição de gás compreendendo uma pluralidade de bandejas dispostas para formar as paredes laterais de um cone invertido, sendo as bandejas da dita pluralidade presas uma à outro para formar fendas na área de sobreposição de bandejas adjacentes.

[0018] A grade de distribuição de gás da invenção é particularmente adequada para distribuir em um modo homogêneo um fluxo ascendente de gás em um vaso contendo um polímero em condições fluidizadas. Consequentemente, ela é convenientemente montada na parte inferior de um vaso contendo partículas de polímero em condições fluPetição 870170098700, de 18/12/2017, pág. 9/31

6/20 idizadas.

[0019] A grade compreende uma pluralidade de bandejas sobrepostas, dispostas de um modo que a estrutura da grade de fluidização tem substancialmente a forma de um cone invertido. Para uma melhor compreensão do âmbito da disposição reivindicada, são dadas as definições abaixo para grade de distribuição de gás, bandeja e área de sobreposição.

[0020] A expressão grade de distribuição de gás indica uma grade ou uma placa tendo a função de distribuir um fluxo ascendente de gás capaz de manter em condições de fluidização um leito de polímero, sem excluir a alimentação opcional de um líquido junto com o fluxo de gás. Como conhecido por uma pessoa versada na técnica de polimerização de olefina, a presença de pequenas quantidades de monômeros líquidos no fluxo de gás fluidizante é geralmente referida como um processo de polimerização operado no modo condensante.

[0021] O termo “bandeja significa um componente plano, como uma placa ou uma chapa, que pode ser facilmente deformado em um de seus lados para gerar uma ou mais fendas quando sobreposta com uma bandeja adjacente, sucessiva.

[0022] O termo área de sobreposição indica uma área onde uma primeira bandeja se estende em uma segunda bandeja, de um modo que ambas as bandejas podem ser fixadas uma à outra para formar fendas nesta área de sobreposição.

[0023] As bandejas da invenção podem ser fabricadas de qualquer material útil capaz de resistir a temperaturas e pressões de um processo de polimerização. É preferido usar bandejas de aço, já que elas podem ser facilmente fabricadas e montadas uma à outra para formar fendas em sua área de sobreposição. De acordo com uma versão a sobreposição de bandejas sucessivas gera módulos anulares de bandejas, isto é, bandejas adjacentes são montadas uma à outra para

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7/20 formar uma estrutura de anel. Estes módulos anulares de bandejas podem ser montados radialmente lado a lado para gerar a estrutura inteira do distribuidor de gás. Os ditos módulos anulares são montados em suportes anulares adequados, de forma que durante a partida ou desligamento do reator a grade de distribuição de gás é também capaz de carregar o leito de partículas de polímero. Os ditos apoios anulares são mantidos suportados por meio de barras que se projetam das paredes da parte inferior do vaso que contém o polímero em condições de fluidização.

[0024] Os módulos de bandejas são geralmente dispostos para formar as paredes laterais de um cone invertido tendo um ápice de 100 a 160°, preferencialmente de 120 a 150°. É pref erido se o cone é truncado de um modo a formar uma abertura permitindo partículas de polímero serem descarregadas do vaso através da dita abertura.

[0025] De dois a seis módulos anulares de bandejas podem ser empregados para formar a estrutura cônica da grade de distribuição, dependendo do diâmetro do vaso em que o distribuidor de gás é montado. Se são usadas bandejas com a mesma área de superfície, os módulos periféricos externos têm que compreender um número maior de bandejas sobrepostas com respeito aos módulos centrais internos: isto é uma consequência do seção transversal circular do vaso ou reator contendo o polímero fluidizado.

[0026] Geralmente cada módulo anular compreende pelo menos 6 bandejas, preferencialmente um numero de bandejas na faixa de 10 a 80. Obviamente, maior é o número de bandejas usadas para formar um módulo anular, maior é o número de fendas formadas no módulo anular. As fendas são formadas pela sobreposição de bandejas adjacentes de tal modo a dar uma saída de gás, que é tangencial ao plano das bandejas adjacentes, como explicado em detalhe sucessivamente com referência às figuras incluídas.

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8/20 [0027] De acordo com uma versão preferida da invenção, na área de sobreposição de bandejas adjacentes uma primeira bandeja forma a parte superior das ditas fendas, enquanto a bandeja sucessiva forma a parte inferior das ditas fendas. É preferido deformar ambas as bandejas para formar a sequência de fendas.

[0028] Geralmente, na área de sobreposição de duas bandejas adjacentes um número de fendas na faixa de 3 a 15 fendas está presente. Preferencialmente as fendas são de tamanho e forma semelhante.

[0029] Através da sequência de fendas o gás fluidizante pode fluir de modo ascendente, forçado pela queda de pressão que existe entre o lado de entrada e o lado de saída da grade de distribuição.

[0030] A grade de distribuição de gás da presente invenção é agora explicada em detalhe em correlação com os desenhos anexos, que são representativos e não-limitativos do âmbito da invenção.

[0031] A figura 1 mostra um reator de leito fluidizado para a polimerização em fase gasosa de olefinas, o dito reator de leito fluidizado compreendendo a grade de distribuição de gás da invenção.

[0032] A figura 2a e 2b mostram a parte inferior do reator de leito fluidizado da figura 1:

[0033] A figura 2a é uma vista lateral da grade de distribuição, enquanto a figura 2b é uma vista plana da grade de distribuição.

[0034] A figura 3 mostra uma seção radial de uma única fenda formada pela sobreposição de duas bandejas adjacentes na grade de distribuição das figuras 2a e 2b.

[0035] A figura 4 mostra uma seção tangencial da fenda da figura

3.

[0036] A figura 1 mostra um reator de leito fluidizado 1 compreendendo um leito fluidizado 2 de polímero, a grade de distribuição de gás 3 da invenção, e uma zona de redução de velocidade ou zona de dePetição 870170098700, de 18/12/2017, pág. 12/31

9/20 sengate 4, que é colocada acima do leito de polímero 2.

[0037] A zona de redução de velocidade 4 é geralmente de diâmetro aumentado comparado ao diâmetro da parte do leito fluidizado do reator. O fluxo gasoso deixando o topo da zona de redução de velocidade 4 pode compreender, além dos monômeros não reagidos, também gases inertes condensáveis, como propano, bem como também gases inertes não-condensáveis, como nitrogênio. O dito fluxo gasoso é comprimido, esfriado e reciclado para a parte inferior do reator de leito fluidizado: do topo da zona de redução de velocidade 4 o fluxo gasoso é transferido via a linha de reciclagem 5 para um compressor 6 e então para um trocador de calor 7. Se apropriado, a linha de reciclagem 5 é equipada com uma linha 8 para alimentação de monômeros, reguladores de peso molecular e, opcionalmente, gases inertes. Passando através do trocador de calor 8, o fluxo gasoso é esfriado e transferido para a parte inferior do reator de leito fluidizado via a linha

9. O gás reciclado pode, se apropriado, ser esfriado abaixo do ponto de orvalho de um ou mais dos componentes de gás, de forma a operar o reator com material condensado, isto é, no modo condensado.

[0038] Geralmente, os vários componentes de catalisador de polimerização são alimentados para o reator de leito fluidizado 1 através de uma linha 10 que é colocada preferencialmente, na parte mais baixa do leito fluidizado 2.

[0039] O ponto de entrada da linha 9 no reator está situada logo abaixo da grade de distribuição 3 e a direção de entrada da dita linha 9 é tal de causar um “efeito centrífugo na zona subjacente à grade de distribuição 3.

[0040] De acordo com uma versão alternativa a zona de desengate 4 pode ser também omitida, devido ao projeto particular do distribuidor de gás 3, que reduz o risco de entupimento furos pelas partículas finas arrastadas com o gás reciclado.

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10/20 [0041] A grade de distribuição 3 da invenção é suportada por uma pluralidade de barras 11 projetando-se das paredes da parte inferior do reator na zona subjacente à grade de distribuição. Em correspondência do centro do distribuidor de gás 3 uma abertura circular 12 é provida através da qual os grânulos de polímero podem ser removidos do leito fluidizado continuamente ou descontinuamente, sendo preferido o modo contínuo. A abertura 12 do distribuidor de gás 3 converge em um conduto 13 para descarregar partículas de polímero do reator. As partículas descarregadas são então alimentadas para as instalações de desgaseificação e extrusão (não-mostradas).

[0042] As figuras 2a e 2b mostram a uma vista mais detalhada da grade de distribuição de gás 3 de acordo com a invenção. Pode ser visto da figura 2a que o distribuidor de gás tem a forma das paredes de um cone truncado, isto é, a forma de um trapezóide em corte transversal. O ângulo de ápice do cone truncado nesta versão é 120°.

[0043] O distribuidor de gás compreende três módulos anulares 14a, 14b, 14c de bandejas 15 conectadas uma à outra para formar as paredes laterais do dito cone truncado. Os módulos anulares 14a, 14b, 14c consistem em bandejas 15 na forma de placas montadas em suportes anulares de modo que cada bandeja é conectada com duas bandejas adjacentes. Os módulos anulares são mantidos suportados por meio de barras 11 projetando-se da parede da parte inferior do reator abaixo da grade de distribuição de gás.

[0044] Se as bandejas são presas uma à outra de um modo destacável, é muito fácil montar e desmontar o distribuidor de gás da presente invenção ou, permutar algumas bandejas por razões de manutenção.

[0045] Na versão específica da figura 2 o módulo anular periférico 14a contém 44 bandejas, o módulo anular médio 14b contém 30 bandejas, e o módulo anular interno 14c contém 18 bandejas.

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11/20 [0046] O número de fendas 16 aumenta do interior até o módulo anular periférico de modo que o número de fendas por área é mantido essencialmente constante através da grade. O projeto modular, no entanto, permite uma adaptação fácil a qualquer necessidade aumentando ou decrescendo o número de bandejas em cada módulo anular. Na versão específica da figura 2, cada bandeja 15 compreende sete fendas 16 de seção transversal igual.

[0047] As fendas 16 são formadas de forma a dar uma saída de gás, que é tangenciaí no plano de duas bandejas adjacentes 15. Deste modo as fendas 16 podem gerar um movimento ciclônico de turbilhonamento do fluxo de gás sobre a grade de distribuição de gás 3 montada na parte inferior de um reator de leito fluidizado da figura 1.

[0048] Como dito, o gás fluidizante entra através do conduto 9 logo abaixo da grade de distribuição 3 e sua direção de entrada é tal que causa um efeito centrífugo na zona subjacente à grade de distribuição 3. Além disso, o fluxo de gás que entra através do conduto 9 tem a mesma orientação das fendas 16 na grade de distribuição 3, para favorecer a canalização do gás nas fendas 16.

[0049] A figura 3 mostra uma seção radial de uma única fenda 16, isto é, uma seção que é perpendicular à direção do fluxo de gás que passa através da fenda 16.

[0050] A fenda 16 é formada pela sobreposição de duas bandejas adjacentes 15a e 15b. Cada bandeja forma em um lado a parte inferior das fendas e no lado oposto a parte superior das fendas. Esta disposição é essencialmente idêntica a todas as bandejas no distribuidor de gás. Em detalhe, a extremidade superior da fenda 16 é formada por uma primeira bandeja 15a, a extremidade inferior da fenda 16 é formada por uma segunda bandeja 15b fixa à primeira bandeja 15a. A primeira bandeja 15a é deformada de modo a formar fendas 16 tendo um corte transversal essencialmente retangular. A primeira bandeja

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15a define o topo e os lados da fenda retangular 16, enquanto a segunda bandeja 15b define o lado da parte inferior da fenda retangular

16. A largura das fendas 16 nesta versão é mais do que o dobro de sua altura.

[0051] A figura 4 mostra uma seção tangencial da fenda 16, isto é, uma seção que é orientada ao longo da direção do fluxo de gás que passa através da fenda 16. Da mesma forma pode ser visto que a parte superior da fenda 16 é formada por uma bandeja, a parte sendo a parte inferior formada por uma bandeja sucessiva.

[0052] As fendas 16 essencialmente consistem em três partes ao longo da direção de fluxo: uma parte de entrada, uma parte central e uma parte de saída. Na parte central as bandejas 15a e 15b são substancialmente paralelas, sendo o comprimento da dita parte central mais alto do que sua altura e sua inclinação com respeito ao plano das bandejas sendo essencialmente zero. A parte de entrada tem uma altura estreitando ao longo da direção do fluxo, enquanto a parte de saída é ligeiramente ascendente e é formada somente pela bandeja inferior 15b. Os eixos das ditas fendas 16 é tangencial com respeito ao plano das ditas bandejas 15a, 15b.

[0053] A entrada de cada fenda 16 é mantida limpa pela entrada do gás fluidizante que vem da linha de gás de reciclagem do reator. Preferencialmente as fendas 16 dispostas no lado oposto da mesma bandeja 15 não são alinhadas, mas escalonadas: deste modo o gás continuamente soprado para fora da série de fendas a montante pode manter limpa as áreas entre as fendas na série descendente de fendas.

[0054] As fendas podem ter qualquer forma, como uma forma triangular, retangular, meio circular ou circular, sem serem restritas a uma forma particular. É preferido dispor fendas tendo uma forma substancialmente retangular.

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13/20 [0055] As fendas são preferencialmente iguais em seção transversal e tamanho. No entanto, é também possível diferenciar a seção transversal e o tamanho das fendas entre a parte interna e a parte externa da grade, perto da parede do reator. O comprimento das fendas pode ser ajustado aumentando ou decrescendo as áreas de sobreposição de bandejas adjacentes. Assim, é provida uma disposição altamente flexível sem ter que ajustar a espessura do distribuidor de gás em si ou sem prover tampas sobre as fendas da grade. Escolhendo bandejas com fendas de forma ou corte transversal diferentes o distribuidor de gás pode ser facilmente adaptado a diferentes condições de processo.

[0056] A grade de distribuição da presente invenção pode ser usada com sucesso em muitos aparelhos envolvendo a fluidização do pó de polímero, e não implicando necessariamente a reação de polimerização de monômeros. Por meio de um exemplo, a grade de distribuição pode ser também montada na parte inferior de um secador, no qual as partículas de polímero a serem secadas são mantidas em condições de fluidização pelo fluxo ascendente contínuo de um gás secante quente, como nitrogênio.

[0057] Em particular, o uso do distribuidor de gás de acordo com a invenção permite obter as seguintes vantagens:

1) A saída tangencial do gás fluidizante das fendas gera movimento de turbilhonamento no leito de polímero perto da grade de fluidização com consequente minimização dos pontos quentes na parte inferior do leito de fluidização. O dito turbilhonamento, movimento ciclônico do fluxo de gás contribui também para melhorar a homogeneidade da distribuição de gás dentro do leito de polímero fluidizado;

2) A inclinação das fendas, com respeito aos eixos vertical do vaso ou reator, previne a partícula de polímero de penetrar profundamente nas fendas, de forma que o risco de entupir a grade de distriPetição 870170098700, de 18/12/2017, pág. 17/31

14/20 buição é desprezível;

3) A parte periférica da grade de distribuição diferente das disposições da técnica anterior é continuamente impactada pelo fluxo tangencial de gás que sai das fendas: como consequência, depósitos sólidos podem ser notavelmente reduzidos (minimização de pontos quentes) na dita parte periférica.

[0058] Quando ajustada à parte inferior de um reator de leito fluidizado para a polimerização de olefina, a grade de distribuição é capaz de alcançar uma distribuição ótima de monômeros gasosos dentro do leito de polímero fluidizado, de forma que um processo de polimerização contínua e confiável é assegurado superando as desvantagens dos distribuidores de gás da técnica anterior.

[0059] É, portanto, um segundo objeto da presente invenção um reator de leito fluidizado para a polimerização em fase gasosa de aolefinas, dito reator de leito fluidizado sendo equipado com uma grade de distribuição de gás disposta em sua base, um sistema de circulação de gás para reciclar e resfriar o gás não reagido desde o topo do dito reator para a dita grade de distribuição, e um conduto para a descarga contínua de polímero do reator, caracterizado em que a dita grade de distribuição compreende uma pluralidade de bandejas dispostas para formar as paredes laterais de um cone invertido, sendo as bandejas da dita pluralidade de bandejas presas uma à outra para formar fendas na área de superposição de bandejas adjacentes.

[0060] Com referência ao aparelho da figura 1, a grade de distribuição de gás 3 tem uma forma cônica circundando a entrada 12 de um conduto de descarga 13 usado para descarregar as partículas de polímero do reator 1. Preferencialmente a entrada 12 do conduto de descarga 13 é colocado no centro da grade de distribuição 3.

[0061] O conduto de descarga 13 compreende meios de regulagem 18, como uma válvula de descarga, adequada para ajustar a taxa

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15/20 de fluxo de massa de polímero descarregado do reator 1. A abertura da válvula de descarga 18 é continuamente ajustada, para manter constante a altura do leito de polímero fluidizado dentro do reator. [0062] O conduto de descarga 13 pode ser feito de um diâmetro uniforme, mas compreende preferencialmente mais seções tendo diâmetros decrescentes na direção descendente. A válvula de controle 18 é preferencialmente colocada em correspondência de uma restrição entre uma seção de maior diâmetro e uma seção de menor diâmetro como mostrado na figura 1.

[0063] O reator de leito fluidizado da figura 1 provido com a grade de distribuição de gás da presente invenção é particularmente adequado para ser industrialmente explorado em um processo contínuo para a polimerização em fase gasosa de um ou mais monômeros de olefina de fórmula CH₂=CHR, onde R é hidrogênio ou um radical de hidrocarboneto tendo 1-12 átomos de carbono. Opcionalmente, a polimerização em fase gasosa pode ser executada na presença de um ou mais alcanos C₂ - C₈, ou cicloalcanos, como gases inertes condensáveis.

[0064] É, portanto, um objeto adicional da presente invenção um processo em fase gasosa para polimerizar uma ou mais α-olefinas em um reator de leito fluidizado na presença de um catalisador de polimerização, sendo o dito reator de leito fluidizado equipado com uma grade de fluidização disposta em sua base, um sistema de circulação de gás para resfriar e reciclar o gás não reagido desde o topo do dito reator para a grade de distribuição, sendo o processo caracterizado em que o dito gás não reagido flui continuamente através das fendas de uma grade de distribuição compreendendo uma pluralidade de bandejas dispostas para formar as paredes laterais de um cone invertido, sendo as bandejas da dita pluralidade de bandejas presas uma à outra para formar as ditas fendas na área de sobreposição de bandejas adPetição 870170098700, de 18/12/2017, pág. 19/31

16/20 jacentes.

[0065] A poliolefina produzida é continuamente descarregada do reator de leito fluidizado 1 por meio de um conduto de descarga 13 projetando-se do ápice do dito cone invertido formado pela disposição da dita pluralidade de bandejas.

[0066] O conduto de descarga 13 transporta a poliolefina descarregada para um tanque de separação (não-mostrado), onde o polímero obtido é separado dos monômeros e compostos gasosos inertes não reagidos, sendo os ditos componentes gasosos separados continuamente reciclados para o reator de leito fluidizado 1.

[0067] As condições de polimerização são aquelas convencionalmente adotadas em reatores de fase gasosa para a polimerização de olefina, quer dizer, uma temperatura na faixa de 60 a 120 Ό e uma pressão na faixa de 0,5 mPa e 4,0 mPa (5 a 40 bar).

[0068] O processo de polimerização em fase gasosa da invenção pode ser combinado com tecnologias convencionais operadas em pasta semifluida, a granel, ou em uma fase gasosa, para executar um processo de polimerização de múltiplos estágios sequenciais. Portanto, a montante ou a jusante do aparelho de polimerização da invenção, podem ser providos um ou mais estágios de polimerização operando em um reator de circuito completo, ou em um reator de leito fluidizado convencional, ou em um reator de leito agitado. Em particular, reatores de polimerização em fase gasosa tendo zonas de polimerização interconectadas como descrito na patente EP 782 587 e EP 1012195 podem ser vantajosamente dispostas a montante ou a jusante do aparelho da presente invenção.

[0069] O processo de polimerização em fase gasosa permite a preparação de um número grande de pós de olefina tendo uma distribuição de tamanho de partícula ótima com um conteúdo baixo de finos. As α-olefinas preferencialmente polimerizadas pelo processo da

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17/20 invenção têm fórmula CH₂=CHR, onde R é hidrogênio ou um radical de hidrocarboneto tendo 1-12 átomos de carbono. Exemplos de polímeros que podem ser obtidos são:

- polietilenos de alta densidade (HDPEs, tendo densidades relativas mais altas do que 0.940) incluindo homopolímeros de etileno e copolímeros de etileno com α-olefinas tendo 3 a 12 átomos de carbono;

- polietilenos lineares de baixa densidade (LLDPEs, tendo densidades relativas mais baixas do que 0.940) e de densidade muito baixa e densidade ultra baixa (VLDPEs e ULDPEs, tendo densidades relativas mais baixas do que 0.920 a 0.880) consistindo de copolímeros de etileno com uma ou mais α-olefinas tendo 3 a 12 átomos de carbono;

- terpolímeros elastoméricos de etileno e propileno com proporções menores de dieno ou copolímeros elastoméricos de etileno e propileno com um conteúdo de unidades derivadas de etileno de entre aproximadamente 30 e 70% em peso;

- polipropileno isotático e copolímeros cristalinos de propileno e etileno e/ou outras α-olefinas tendo um conteúdo de unidades derivadas de propileno de mais de 85% em peso;

- copolímeros isotáticos de propileno e α-olefinas, tais como 1- buteno, com um conteúdo de α-olefina de até 30% em peso;

- polímeros de propileno resistente a impacto obtidos por polimerização sequencial de propileno e misturas de propileno com etileno contendo até 30% em peso de etileno;

- polipropileno atático e copolímeros amorfos de propileno e etileno e/ou outras α-olefinas contendo mais de 70% em peso de unidades derivadas de propileno.

[0070] O processo de polimerização em fase gasosa como aqui descrito não é restrito ao uso de qualquer família particular de cataliPetição 870170098700, de 18/12/2017, pág. 21/31

18/20 sadores de polimerização. A invenção é útil em qualquer reação de polimerização exotérmica empregando qualquer catalisador, se ele é suportado ou não suportado, e não importando se ele está na forma pré-polimerizada.

[0071] A reação de polimerização pode ser executada na presença de sistemas catalíticos altamente ativos, tais como catalisadores de Ziegler-Natta, catalisadores de local único, catalisadores baseados em cromo, catalisadores baseados em vanádio.

[0072] Um sistema de catalisador de Ziegler-Natta compreende os catalisadores obtidos pela reação de um composto metálico de transição dos grupos 4 a 10 da Tabela Periódica de Elementos (nova anotação) com um composto organometálico de grupo 1, 2, ou 13 da Tabela Periódica de Elementos.

[0073] Em particular, o composto metálico de transição pode ser selecionado dentre compostos de Ti, V, Zr, Cr, e Hf. Compostos preferidos são aqueles de fórmula Ti(OR)_nXy-_n em que n está compreendido entre 0 e y ; y é a valência de titânio; X é halogênio e R é um grupo de hidrocarboneto tendo 1-10 átomos de carbono ou um grupo COR. Dentre eles, são particularmente preferidos compostos de titânio tendo pelo menos uma ligação de halogeneo de Ti como tetrahaletos ou halogenalcoolatos de titânio. Compostos específicos de titânio preferidos são TiCI₃, TiCI₄, Ti(OBu)₄, Ti(OBu)CI₃, Ti(OBu)₂CI₂, Ti(OBu)₃CI.

[0074] Compostos organometálicos preferidos são os compostos de organo-AI e em particular compostos de alquil-AI. O composto de alquil-AI é preferencialmente escolhido dentre os compostos de trialquilalumínio, tais como por exemplo trietilalumínio, triisobutilalumínio, tri-n-butilalumínio, tri-n-hexialumínio, tri-n-octilalumínio. É também possível usar haletos de alquilalumínio, hidretos de alquilalumínio ou sesquicloretos de alquilalumínio tais como AIEt₂CI e AI₂Et₃CI₃ , opcionalmente em mistura com os ditos compostos de trialquilalumínio.

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19/20 [0075] Particuíarmente, catalisadores ZN de alto rendimento adequados, são aqueles em que o composto de titânio é suportado em haleto de magnésio na forma ativa o qual é preferencialmente MgCI₂ na forma ativa.

[0076] Particuíarmente para a preparação de polímeros cristalinos de olefinas CH₂CHR, onde R é um grupo de hidrocarboneto de C1 C10, compostos internos de doador de elétron pode ser suportado no MgCI₂. Tipicamente, eles podem ser selecionados dentre ésteres, éteres, aminas, e cetonas. Em particular, é preferido o uso de compostos pertencendo a diéter-1,3, éteres cíclicos, ftalatos, benzoatos, acetatos e succinatos.

[0077] Quando é desejado obter um polipropileno altamente isotático cristalino, é aconselhável o uso, além do doador de elétron presente no componente catalítico sólido, um doador de elétron externo (ED) adicionado ao componente co-catalisador alquila alumínio ou para o reator de polimerização. Estes doadores de elétron externos podem ser selecionados dentre álcoois, glicóis, ésteres, cetonas, aminas, amidas, nitrilas, alcoxissilanos e éteres. Os compostos doadores de elétron (ED) podem ser usados sozinhos ou em mistura com cada outro. Preferencialmente o composto ED é selecionado dentre éteres de alifáticos, ésteres e alcoxissilanos. Os éteres preferidos são os éteres alifáticos de C2-C20 e em particular os éteres cíclicos tendo preferencialmente 3-5 átomos de carbono, como tetrahidrofurano (THF), dioxano.

[0078] Outros catalisadores úteis são os catalisadores baseados em vanádio, que compreendem o produto de reação de um composto de vanádio com um composto de alumínio, opcionalmente na presença de um composto orgânico halogenado. Opcionalmente os compostos de vanádio podem ser suportados em um portador inorgânico, como sílica, alumina, cloreto de magnésio. Compostos adequados de

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20/20 vanádio são acetil acetonato de vanádio VCI₄, VCI₃, VOCI₃.

[0079] Outros catalisadores úteis são aqueles à base de compostos de cromo, como óxido de cromo em sílica, também conhecidos como catalisadores de Phillips.

[0080] Outros catalisadores úteis são catalisadores de local único, por exemplo, sistemas de catalisador à base de metaloceno compreendendo pelo menos um composto metálico de transição contendo pelo menos uma ligação n e pelo menos um alumoxano ou um composto capaz de formar um cátion de alquilmetaloceno.

[0081] O catalisador pode ser adequadamente empregado na forma de um pó de pré-polímero preparado antecipadamente durante um estágio de pré-polimerização com a ajuda de um catalisador como descrito acima. A pré-polimerização pode ser executada por qualquer processo adequado, por exemplo, polimerização em um diluente de hidrocarboneto líquido ou na fase gasosa usando um processo de batelada, um processo semicontínuo ou um processo contínuo.

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Claims (13)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Grade de distribuição de gás (3), caracterizada pelo fato de que compreende uma pluralidade de bandejas (15) dispostas para formar as paredes laterais de um cone invertido, sendo as ditas bandejas da dita pluralidade de bandejas (15) presas uma à outra para formar fendas (16) na área de sobreposição de bandejas adjacentes, em que cada módulo anular compreende pelo menos 6 bandejas (15).
2. 2. Grade de distribuição de gás (3) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o ápice do dito cone invertido varia de 100 a 160°.
3. 3. Grade de distribuição de gás (3) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os módulos anulares (14a, 14b, 14c) de bandejas (15) são formados pela sobreposição de bandejas (15) sucessivas.
4. 4. Grade de distribuição de gás (3) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada módulo anular (14a, 14b, 14c) compreende de 10 a 80 bandejas (15).
5. 5. Grade de distribuição de gás (3) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, na dita área de sobreposição, uma primeira bandeja forma a parte superior das ditas fendas (16) e a bandeja (15) sucessiva forma a parte inferior das ditas fendas (16).
6. 6. Grade de distribuição de gás (3) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, na área de sobreposição de duas bandejas (15) adjacentes, um número de fendas na faixa de 3 a 15 fendas (16) está presente.
7. 7. Grade de distribuição de gás (3) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as ditas fendas (16) são formadas de modo a dar uma saída de gás que é tangencial ao plano das ditas bandejas (15) adjacentes, em que os eixos das ditas fendas (16) é tangencial em relação ao plano das ditas bandejas (15) adjacentes.

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8. 8. Grade de distribuição de gás (3) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada bandeja (15) forma em um lado a parte inferior das fendas (16) e no lado oposto a parte superior das fendas (16).
9. 9. Grade de distribuição de gás (3) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as ditas fendas (16) têm uma forma substancialmente retangular.
10. 10. Reator de leito fluidizado (1) para a polimerização em fase gasosa de α-olefinas, caracterizado pelo fato de ser equipado com uma grade de distribuição de gás (3) como definida na reivindicação 1 disposta em sua base, um sistema de circulação de gás para resfriar e reciclar o gás não reagido do topo do dito reator (1) para a dita grade de distribuição (3), e um conduto para a descarga contínua de polímero do reator de leito fluidizado (1), em que a dita grade de distribuição (3) compreende uma pluralidade de bandejas (15) dispostas para formar as paredes laterais de um cone invertido, sendo as bandejas da dita pluralidade de bandejas (15) presas uma à outra para formar fendas (16) na área de sobreposição de bandejas (15) adjacentes.
11. 11. Reator de leito fluidizado (1) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a entrada do dito conduto para a descarga de polímero é colocada no centro da dita grade de distribuição (3).
12. 12. Processo em fase gasosa para polimerizar uma ou mais α-olefinas em um reator de leito fluidizado (1) na presença de um catalisador de polimerização, sendo o dito reator de leito fluidizado equipado com uma grade de distribuição de gás (3) como definida na reivindicação 1 disposta em sua base, um sistema de circulação de gás para resfriar e reciclar o gás não reagido do topo do dito reator para a grade de distribuição (3), o processo sendo caracterizado pelo fato de

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    3/3 que o dito gás não reagido flui continuamente através das fendas da grade de distribuição (3) compreendendo uma pluralidade de bandejas (15) dispostas para formar as paredes laterais de um cone invertido, sendo as bandejas da dita pluralidade de bandejas (15) presas uma à outra para formar as ditas fendas (16) na área de sobreposição de bandejas (15) adjacentes.
13. 13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o polímero é continuamente descarregado do reator (1) por meio de um conduto de descarga (13) que se projeta do ápice do dito cone invertido.

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