BRPI1006795B1 - processo de preparação de homopolímeros ou copolímeros de etileno em um reator de alta pressão e aparelho para alimentação de misturas de iniciadores a um reator de alta pressão - Google Patents

Abstract

polimerização de etileno em um reator a alta pressão com alimentação aperfeiçoada de iniciadores a presente invenção refere-se a um processo de preparação de homopolímeros ou copolímeros de etileno em um reator de alta pressão com pelo menos dois pontos de injeção de iniciadores espacialmente separados através da polimerização de etileno e opcionalmente outros monômeros na presença de pelo menos duas misturas diferentes de iniciadores de polimerização por radicais livres de 1 oo°c a 350°c e pressões na faixa de 160 mpa a 350 mpa, em que o processo compreende as seguintes etapas: a) fornecimento de pelo menos dois diferentes iniciadores como solução em um solvente adequado ou no estado líquido, b) mistura dos iniciadores e opcionalmente solvente em pelo um dois misturadores estáticos e c) alimentação de cada uma das misturas a um ponto de injeção de iniciadores diferente do reator de alta pressão, e equipamento para alimentação das misturas de iniciadores a um reator de alta pressão com pelo menos dois pontos de injeção de iniciadores espacialmente separados.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE HOMOPOLÍMEROS OU COPOLÍMEROS DE ETILENO EM UM REATOR DE ALTA PRESSÃO E APARELHO PARA ALIMENTAÇÃO DE MISTURAS DE INICIADO-RES A UM REATOR DE ALTA PRESSÃO".

[001] A presente invenção refere-se a um processo de preparação de homopolímeros ou copolímeros de etileno em um reator de alta pressão com pelo menos dois pontos de injeção de iniciadores espacialmente separados e a um equipamento para injeção de misturas de iniciadores a tal reator.

[002] Polietileno é um dos polímeros comerciais mais frequente- mente usados. Ele pode ser preparado através de um par de diferentes processos. Polimerização na presença de iniciadores de radicais livres a pressões elevadas foi o método inicialmente descoberto para obter polietileno e continua a ser um processo valioso com alta relevância comercial para a preparação de polietileno de baixa densidade (LDPE). LDPE é um polímero versátil que pode ser usado em uma variedade de aplicações, tais como filmes, revestimentos, moldagem, e isolamento de fios e cabos. Existe ainda consequentemente demanda pela otimização dos processos para sua preparação.

[003] Uma montagem normal de um reator de LDPE da alta pressão consiste essencialmente em um conjunto de dois compressores, um compressor primário e de alta pressão, um reator de polimerização e dois separadores para separação da mistura de monômeros-polímeros que deixa o reator tubular, em que no primeiro separador, o separador de alta pressão, o etileno separado da mistura de monôme-ros-polímeros é reciclado à alimentação de etileno entre o compressor primário e o compressor de alta pressão e o etileno separado da mistura no segundo separador, o separador de baixa pressão, é adicionado à corrente de etileno novo antes de ser alimentado ao compressor primário. Reatores de LDPE de alta pressão comuns são reatores tubulares ou reatores de autoclave. Ambos os tipos de reatores têm muito frequentemente mais de um ponto de injeção de iniciadores, criando assim múltiplas zonas de reação.

[004] Um fator chave para o controle das condições de polimerização de cada zona de reação é a quantidade e a natureza do inicia-dor usado. A adição de iniciador inicia a reação de polimerização, que é fortemente exotérmica. Dessa maneira, a temperatura se eleva, o que não apenas influencia a reação de polimerização, mas também a decomposição do iniciador. Em vista desta complexa interdependência foi aprovado ser vantajoso usar misturas de diferentes iniciadores. Uma vez, no entanto, que as condições de polimerização de diferentes zonas de reação diferem, é adicionalmente necessário usar diferentes misturas de iniciadores em diferentes zonas de reação. Como consequência, iniciadores apropriados ou misturas de iniciadores têm que ser selecionados para cada grau e cada zona de reação. Isto pode ser feito baseado na experiência e dados experimentais. Isto pode, no entanto, ser também suportado por ferramentas auxiliadas por computador conforme descrito em WO 2004/078800, que refere-se a um método e controle de processo para a polimerização contínua por radicais livres de homopolímeros ou copolímeros de etileno pela seleção de misturas de iniciadores com respeito a custos mínimos de iniciadores. [005] Iniciadores para iniciar uma polimerização iniciada por radicais livres como peróxido orgânico têm que ser manuseados com cuidado uma vez que tais componentes são nocivos e termicamente instáveis. Se aquecidos acima de certas temperaturas eles irão decompor-se em uma reação descontrolada. Dessa maneira, a estocagem e manuseio de tais produtos químicos precisam de precauções especiais.

[006] Para realizar a polimerização em reatores de alta pressão com misturas de iniciadores, é comum praticar a mistura dos iniciadores, opcionalmente com solventes adicionais, e dosar tal mistura no reator. O número de misturas que têm que ser preparadas é limitado e igual a no máximo o número de zonas de reação. Usualmente, os componentes das misturas de iniciadores são removidos de algumas instalações de estocagem, combinados em um vaso de mistura especial e em seguida transferidos para um reservatório, do qual as misturas de iniciadores são dosadas na zona de reação respectiva. Entretanto, uma vez que cada operação de mistura requer atenção especial dos operadores, o número de operações de mistura em um dado período de tempo deveria ser tão baixo quanto possível e, além disso, se uma quantidade maior de material for misturada, pequenas divergências nas quantidades resultam apenas em variações relativamente pequenas da composição. Quer dizer, as misturas de iniciadores são geralmente preparadas em uma escala bastante grande. Embora este método forneça um meio confiável de entrada de misturas de iniciado-res em um reator, existem ainda desvantagens. O método é de trabalho intensivo e destituído de flexibilidade. Não há espaço para reagir se os parâmetros de reação variarem, por exemplo, a composição do etileno, a temperatura da água de refrigeração, o comportamento de resfriamento em um reciclo de alta pressão ou diferentes condições do compressor de alta pressão. Além disso, no caso de mudança de grau, é necessário esperar a transição até que a quantidade total de mistura de iniciadores seja consumida ou a quantidade restante de mistura de iniciadores tenha sido disposta, o que não é apenas oneroso, mas também ecologicamente desfavorável e de trabalho intensivo. Além disso, se uma mistura de iniciadores for mantida por muito tempo, existe sempre a chance de que a mistura de iniciadores se deteriore. A atividade global pode diminuir ou pode ocorrer uma separação de fases. As causas poderiam ser, por exemplo, que os subprodutos dos diferentes iniciadores reajam uns com os outros ou que reajam com outros iniciadores.

[007] Consequentemente, é um objetivo da presente invenção remediar as desvantagens mencionadas e encontrar um método confiável e flexível para dosagem de múltiplas misturas de iniciadores a um reator de polimerização a alta pressão, que permita fácil variação das condições de polimerização e torne possível uma maior disponibilidade operacional da planta de polimerização e um consumo específico mais baixo do iniciador.

[008] Descobriu-se que este objetivo é atingido através de um processo de homopolímeros e copolímeros de etileno em um reator de alta pressão com pelo menos dois pontos de injeção de iniciadores especialmente separados e opcionalmente outros monômeros na presença de pelo menos duas misturas diferentes de iniciadores de poli-merização por radicais livres de 100°C a 350°C e pressões na faixa de 160 MPa a 350 MPa, em que o processo compreende as seguintes etapas: a) Fornecer pelo menos dois diferentes iniciadores como solução em um solvente adequado ou no estado líquido, b) Manter os iniciadores e opcionalmente solvente adicional em pelo menos dois misturadores estáticos e c) Alimentar cada uma das misturas a um ponto de injeção de iniciadores diferente do reator a alta pressão.

[009] Além disso, descobriu-se um equipamento para alimentar misturas de iniciadores a um reator de alta pressão com pelo menos dois pontos de injeção de iniciadores espacialmente separados.

[0010] As características e vantagens da presente invenção podem ser melhor entendidas via a seguinte descrição e os desenhos acompanhantes, onde a figura 1 mostra esquematicamente a montagem de um reator de polimerização tubular e a figura 2 mostra a mon- tagem de um sistema de dosagem de peróxido de acordo com a presente invenção.

[0011] O processo da invenção pode ser usado tanto para a ho-mopolimerização de etileno quanto para a copolimerização de etileno com um ou mais monômeros, contanto que esses monômeros sejam copolimerizáveis por radicais livres com etileno sob alta pressão. Exemplos de monômeros copolimerizáveis adequados são ácidos C3-C8-carboxílicos α,β-insaturados, em particular o ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido acrílico, ácido metacrílico, e ácido cro-tônico, derivados de ácidos C3-C8-carboxílicos α,β-insaturados, por exemplo, ésteres de C1-C6-alcanóis, ou anidridos, em particular meta-crilato de metila, metacrilato de etila, metacrilato de n-butila ou meta-crilato de terc-butila, acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de n-butila, acrilato de 2-etil-hexila, acrilato de terc-butila, anidrido metacríli-co, anidrido maleico ou anidrido itacônico, e α-olefinas tais como pro-peno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno, ou 1-deceno. Em adição, carboxilatos de vinila, de modo particularmente preferido acetato de vinila, podem ser usados como comonômeros. Acrilato de n-butila, ácido acrílico ou ácido metacrílico são de modo particularmente vantajoso usados como comonômero. No caso de copolimerização, a proporção de comonômero ou comonômeros na mistura reacional é de 1 a 45% em peso, preferencialmente de 3 a 30% em peso, baseado na quantidade de monômeros, ou seja, a soma de etileno e outros mo-nômeros. Dependendo do tipo de comonômero, pode ser preferido alimentar os comonômeros em uma pluralidade de diferentes pontos no reator.

[0012] Para o propósito da presente invenção, polímeros são todas as substancias que são feitas com até pelo menos duas unidades de monômeros. Eles são preferencialmente polímeros de LDPE tendo um peso molecular médio Mn de mais do que 20000 g/mol. Entretanto, o método da invenção pode ser também vantajosamente empregado na preparação de oligômeros, ceras e polímeros tendo um peso molecular Mn de menos do que 20000 g/mol.

[0013] Na preparação de produtos altamente viscosos, por exemplo, Índice de Fluidez (190°C / 2,16 g) < 1 g/10 min, pode ser vantajoso adicionar o monômero não apenas na entrada do tubo do reator, mas alimentar monômeros em uma pluralidade de diferentes pontos no reator. Isto é de modo particularmente preferido feito no início de outras zonas de reação.

[0014] O processo da presente invenção é realizado com pelo menos duas misturas diferentes de pelo menos dois iniciadores de poli-merização por radicais livres. Tais iniciadores para iniciar a polimeriza-ção na respectiva zona podem ser, por exemplo, compostos azo ou iniciadores de polimerização peroxídicos. Exemplos de peróxidos orgânicos adequados são peróxi ésteres, peróxi cetais, peróxi cetonas, e peroxicarbonatos, por exemplo, peroxicarbonato de di(2-etil-hexila), peroxicarbonato de diciclo-hexila, peroxicarbonato de diacetila, peró-xióxi-isopropilcarbonato de terc-butila, peróxido de di-terc-butila, peró-xido de di-terc-amila, peróxido de dicumila, 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperóxi)hex-3-ina, mono-hidroperóxido de 1,3-di-isopropila, ou hi-droperóxido de terc-butila, peróxido de dicanoíla, 2,5-dimetil-2,5-di(2-etil-hexanoilperóxi)hexano, peróxi-2-etil-hexanoato de terc-amila, peró-xide de dibenzoíla, peróxi-2-etil-hexanoato de terc-butila, peroxidietila-cetato de terc-butila, peroxidietilisobutirato de terc-butila, peróxi-3,5,5-trimetil-hexanoato de terc-butila, 1,1-di(terc-butilperóxi)-3,3,5-trimetilciclo-hexano, 1,1-di(terc-butilperóxi)ciclo-hexano, peroxiacetato de terc-butila, peroxineodecanoato de cumila, amil peroxineodecanoa-to de amila, peroxipivalato de terc-amila, peroxineodecanoato de terc-butila, permaleato de terc-butila, terc-butil peróxipivalato de terc-butila, peroxióxi-isononanoato de terc-butila, hidroperóxido de di- isopropilbenzeno, hidroperóxido de cumeno, peróxibenzoato de terc-butila, hidroperóxido de metil isobutil cetona, 3,6,9-trietil-3,6,9-trimetil-triperoxociclononano e 2,2-di(terc-butilperóxi)butano. Azoalcanos (dia-zenos), ésteres azodicarbóxilicos, dinitrilas azodicarboxílicas tais como azobisisobutironitrila e hidrocarbonetos que se decompõem em radicais livres e são também referidos como iniciadores C-C, por exemplo, derivados de 1,2-difenil-1,2-dimetiletano e derivados de 1,1,2,2-tetrametiletano, são também adequados. É possível usar iniciadores individuais ou preferencialmente misturas de vários iniciadores. Um grande número de iniciadores, em particular, peróxidos, são comercialmente disponíveis, por exemplo, os produtos da Akzo Nobel sob as marcas comerciais Trigonox® ou Perkadox®.

[0015] Em uma modalidade preferida do processo da invenção, são usados iniciadores de polimerização peroxídicos tendo uma temperatura de decomposição relativamente alta. Iniciadores de polimeri-zação peroxídicos adequados incluem, por exemplo, 1,1-di(terc-butilperóxi)ciclo-hexano, 2,2-di(terc-butilperóxi)butano, peróxi-3,5,5-trimetil-hexanoato de terc-butila, terc-butil peroxibenzoato de terc-butila , 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperóxi)hexano, peróxido de terc-butil cumi-la, peróxido de di-terc-butila e 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperóxi)hex-3-ina, e particular preferência é dada ao uso de peróxido de di-terc-butila.

[0016] Os iniciadores podem ser empregados individualmente ou como uma mistura em concentrações de 0,1 a 50 mol/t de polietileno produzido, em particular de 0,2 a 20 mol/t, em cada zona, contanto que sejam alimentadas pelo menos duas misturas diferentes de inicia-dores em pelo menos dois pontos espacialmente separados do reator de alta pressão. No sentido da presente invenção, misturas de inicia-dores diferem se forem compostos de diferentes iniciadores, ou, se forem compostos dos mesmos iniciadores, as quantidades relativas dos iniciadores diferem.

[0017] É frequentemente vantajoso usar iniciadores no estado dissolvido. Exemplos de solventes adequados são cetonas e hidrocarbonetos alifáticos, em particular, octano, decano e isodecano e também outros C8-C25-hidrocarbonetos saturados. As soluções compreendem os iniciadores ou misturas de iniciadores nas proporções de 2 a 65% em peso, preferencialmente de 5 a 40% em peso e de modo particularmente preferido de 10 a 30% em peso. Particular preferência é dada ao uso de misturas de iniciadores que tenham diferentes temperaturas de decomposição.

[0018] De acordo com a invenção, pelo menos duas misturas de iniciadores, que são preparadas em misturadores estáticos, são dosadas no reator de alta pressão. Quer dizer-se, a polimerização em pelo menos duas zonas de reação do reator é iniciada por misturas de ini-ciadores. É possível que em outras zonas de reação, a reação de po-limerização seja iniciada com apenas um iniciador. No entanto, é preferido que todas as zonas de reação do reator sejam iniciadas por misturas de iniciadores. Preferencialmente, todas as misturas de iniciado-res que são alimentadas ao reator, são preparadas em misturadores estáticos.

[0019] Para preparação das misturas de iniciadores de acordo com a presente invenção são fornecidos pelo menos dois iniciadores diferentes como solução em um solvente adequado ou em estado líquido e transportados juntos através dos misturadores estáticos. As misturas obtidas são então alimentadas ao reator de alta pressão. É possível também adicionar solvente adicional às misturas tendo aces-soriamente também uma corrente deste solvente fluindo através dos misturadores estáticos. Preferencialmente, os iniciadores são tirados dos equipamentos, que mantêm as soluções de iniciadores ou inicia-dores líquidos à pressão constante, para proporcionar condições cons- tantes na frente dos pontos de mistura. Adequados são, por exemplo, tanques de estocagem que são equipados com linhas de circulação, em que bombas circulam o conteúdo dos tanques através de uma válvula de controle de pressão. Tais tanques de estocagem propriamente ditos podem ser cheios por equipamento convencional para carregar ou transportar compostos químicos, que podem, por exemplo, ser de estocagem em grande volume, Recipientes em Grande Volume Intermediários (Intermediate Bulk Containers (IBC) em inglês) ou pequenas latas.

[0020] O número máximo de iniciadores, no qual as misturas de iniciadores podem ser compostas, depende da montagem instalada para o sistema de dosagem de iniciadores, isto é, do número de tanques de estocagem instalados. Este número é teoricamente ilimitado, no entanto normalmente não excede seis. Em modalidades preferidas da presente invenção, a montagem para o sistema de dosagem tem quatro ou cinco tanques de estocagem correspondendo a um número máximo de quatro ou cinco iniciadores, que compõem as misturas de iniciadores. A razão de iniciadores na mistura de iniciadores, que significa a quantidade relativa dos iniciadores, é regulada variando-se as correntes das soluções de iniciadores ou dos iniciadores líquidos através dos misturadores estáticos.

[0021] Usualmente, a composição das misturas de iniciadores difere para os diferentes graus e, além disso, são providos também pontos de injeção de iniciadores diferentes com diferentes misturas, variando-se o tipo de iniciadores usados e/ou na sua quantidade. Além disso, é mesmo possível adaptar a composição exata das misturas de iniciado-res para variadas condições de reação, por exemplo, qualidade variável das matérias-primas, diferente temperatura da água de refrigeração, etc.

[0022] Em uma modalidade preferida do processo da invenção, as misturas obtidas nos misturadores estáticos são inicialmente dosadas em tanques intermediários e em seguida alimentadas desses tanques intermediários para as zonas de reação do reator de alta pressão, preferencialmente por bombas adicionais, que transportam as misturas para os pontos de injeção de iniciadores. Em uma outra modalidade preferida do processo da invenção, o conteúdo do tanque intermediário é adicionalmente agitado por agitadores instalados nos tanques intermediários, permitindo, por exemplo, mistura mais intensa das misturas de iniciadores ou impedindo a deterioração das misturas de inicia-dores, por exemplo, por separação de fases.

[0023] É possível usar os tanques intermediários apenas para balanceamento de pequenas variações do processo de dosagem, o que significa que as misturas obtidas nos misturadores estáticos são permanentemente alimentadas aos tanques intermediários substancialmente nas mesmas vazões que essas misturas são alimentadas dos tanques intermediários aos pontos de injeção de iniciadores do reator a alta pressão. No entanto, é possível também, e frequentemente preferido, que a mistura nos misturadores estáticos seja realizada em intervalos alternando entre períodos de tempo no qual não ocorre mistura e períodos nos quais a taxa de alimentação das misturas para o tanque intermediário é maior do que a taxa de alimentação das misturas dos tanques intermediários para os pontos de injeção dos iniciado-res. Isto tem a vantagem de que a precisão das composições de peró-xidos pode ser aumentada no caso de baixo consumo de peróxido e permite curtas interrupções do processo de mistura de iniciadores sem interferir com a polimerização, aumentando dessa maneira a confiabilidade do reator. Se a dosagem dos iniciadores for realizada deste modo, o período de tempo, no qual nenhuma mistura de iniciadores é alimentada ao tanque intermediário, geralmente excede o período de tempo, no qual a mistura de iniciadores é alimentada ao tanque inter- mediário. Preferencialmente a razão do período de tempo, no qual a mistura de iniciadores é alimentada ao tanque intermediário situa-se na faixa de 2 a 20 e especialmente na faixa se 3 a 10. O reabastecimento dos tanques intermediários pela alimentação da mistura de ini-ciadores é usualmente repetido a cada 10 minutos a 10 horas e preferencialmente de cada 30 minutos a 2 horas.

[0024] Normalmente, a mistura de iniciadores obtida em um misturador estático é alimentada diretamente ou via um tanque intermediário a um ponto de injeção de iniciadores específico. Quer dizer-se, cada ponto de injeção de iniciadores tem um misturador estático determinado ou, se forem usados tanques intermediários, uma combinação de misturador estático e tanque intermediário. Pode ser, no entanto, também vantajoso alimentar uma mistura de iniciadores a mais de um ponto de injeção de iniciadores. Isto pode ser o caso se as misturas da mesma combinação de iniciadores tiverem que ser usadas em mais de uma zona de reação. Para ter a capacidade de fazer assim, é necessário ter uma conexão fechável entre as duas linhas de alimentação entre os misturadores estáticos e os pontos de injeção de iniciadores. É necessariamente autocompreensível de que no caso de uma mistura de iniciadores obtida em um misturador estático ser alimentada a mais de uma zona de reação, é descontinuado o funcionamento do misturador estático, que está normalmente alimentando aquela zona de reação.

[0025] Em uma modalidade preferida da presente invenção, as etapas de alimentação e os níveis de enchimento dos tanques são monitorados e controlados por um sistema de controle automático. [0026] No processo da invenção, o peso molecular dos polímeros a serem preparados pode como usualmente ser controlado pela adição de modificadores que atuam como agentes de transferência de cadeia. Exemplos de modificadores adequados são hidrogênio, hidro- carbonetos alifáticos e olefínicos, por exemplo, pentano, hexano, ciclo-hexano, propeno, 1-penteno ou 1-hexeno, cetonas tais como acetona, metil etil cetona (2-butanona), metil isobutil cetona, metil isoamil ceto-na, dietil cetona ou diamil cetona, aldeídos tais como formaldeído, ace-taldeído ou propionaldeído, e alcoóis alifáticos saturados tais como metanol, etanol, propanol, isopropanol, ou butanol. Particular preferência é dada ao uso de aldeídos alifáticos saturados, em particular, pro-pionaldeído ou α-olefinas tais como propeno ou 1-hexeno.

[0027] O processo da invenção é realizado em pressões de 160 MPa a 350 MPa, com pressões de 180 MPa a 340 MPa sendo preferidas pressões de 200 MPa a 330 MPa sendo particularmente preferidas. As temperaturas situam-se na faixa de 100°C a 350°C, preferencialmente de 120°C a 340°C e de modo muito particularmente preferido de 150°C a 320°C. No caso de copolimerização do etileno com co-monômeros sensíveis ou fortemente reguladores, em particular éste-res carboxílicos polimerizáveis por radicais livres, por exemplo, ésteres vinílicos, a polimerização é preferencialmente realizada em temperaturas abaixo de 230°C. Em geral, preferência é dada a um processo no qual a temperatura de polimerização não é superior a 320 °C.

[0028] A mistura reacional fluindo geralmente compreende polieti-leno em uma quantidade na faixa de 0% em peso a 45% em peso, baseado na mistura total de monômeros-polímeros, preferencialmente de 0% em peso a 35% em peso.

[0029] O processo da presente invenção pode ser realizado com todos os tipos de reatores de alta pressão, que tem pelo menos dois pontos de injeção de iniciadores espacialmente separados. Reatores de alta pressão adequados são, por exemplo, reatores tubulares ou reatores de autoclave. Preferencialmente, o reator de alta pressão é um reator tubular. A figura 1 mostra uma montagem típica para um reator de polimerização tubular preferido sem, no entanto, restringir a invenção às modalidades lá descritas.

[0030] O etileno novo, que está usualmente sob uma pressão de 1,7 MPa, é inicialmente comprimido a uma pressão de cerca de 300 MPa por meio de um compressor primário (1) e em seguida comprimido à pressão de reação de cerca de 300 MPa usando um compressor de alta pressão (2). O regulador de peso molecular é adicionado ao compressor primário (1). A mistura reacional deixando o compressor de alta pressão (2) é alimentada ao preaquecedor (3), onde a mistura reacional é preaquecida a temperatura de início de reação de cerca de 120°C a 220°C, e em seguida transportado para o reator tubular (4). [0031] O reator tubular (4) é basicamente um tubo de parede espessa longo com camisas de resfriamento para remoção do calor liberado na reação da mistura reacional por meio de um circuito de refrigerante (não mostrado). Ele tem usualmente de cerca de 0,5 km a 4 km, preferencialmente de 1,5 km a 3 km e especialmente de 2 km a 2,5 km de comprimento. O diâmetro interno do tubo situa-se usualmente na faixa de cerca de 30 mm a 120 mm e preferencialmente de 60 mm a 90 mm. O reator tubular (1) tem usualmente uma razão de comprimen-to-para-diâmetro maior do que 1000, preferencialmente de 10000 a 40000 e especialmente de 25000 a 35000.

[0032] O reator tubular (4) mostrado na figura 1 tem 4 pontos de injeção de iniciadores espacialmente separados (5a) a (5d), onde os quatro iniciadores ou misturas de iniciadores I1 a I4 são alimentadas ao reator, criando assim quatro zonas de reação. Em geral, é suficiente para a presente invenção que o reator tubular esteja equipado com dois pontos de injeção de iniciadores resultando em duas zonas de reação. Preferencialmente, o número de pontos de injeção de iniciado-res e de zonas de reação é de três a seis e especialmente quatro. [0033] A mistura reacional deixa o reator tubular (4) através de uma válvula de diluição de concentração de alta pressão (6) e passa através de um resfriador pós-reator (7). Após isso, o polímero resultante é separado do etileno não reagido e de outros compostos de baixo peso molecular (monômeros, oligômeros, polímeros, aditivos, solvente, etc) por meio de um separador de alta pressão (8) e um separador de baixa pressão (9), descarregado e peletizado via uma extrusora e gra-nuladora (10).

[0034] O etileno que foi separado no separador de alta pressão (8) é alimentado de volta à entrada do reator tubular (40 no circuito de alta pressão (11) a 30 MPa. Ele é separado dos outros constituintes em pelo menos um estágio de purificação e em seguida adicionado à corrente de monômeros entre o compressor primário (1) e o compressor a alta pressão (2). A figura 1 mostra um estágio de purificação consistindo em um trocador de calor (12) e em um separador (13). No entanto, é possível também usar uma pluralidade de estágios de purificação. O circuito de alta pressão (11) usualmente separa ceras.

[0035] O etileno que foi separado do separador de baixa pressão (9) , que compreende adicionalmente, dentre outros, a maior parte dos produtos de baixo peso molecular da polimerização (oligômeros) e o solvente, é elaborado no circuito de baixa pressão (14) a uma pressão de cerca de 0,1 a 0,4 MPa em uma pluralidade de separadores com um trocador de calor sendo localizado entre cada um dos separadores. A figura 1 mostra dois estágios de purificação consistindo em trocado-res de calor (15) e (17) e separadores (16) e (18). No entanto, é possível também usar apenas um estágio de purificação ou preferencialmente mais do que dois estágios de purificação. O circuito de baixa pressão (14) usualmente separa óleo e ceras.

[0036] A presente invenção refere-se ainda a um equipamento para alimentação de misturas de iniciadores a um reator de alta pressão para polimerização de etileno e opcionalmente outros monômeros através de polimerização por radicais livres com pelo menos dois pon- tos de injeção de iniciadores espacialmente separados. Tal equipamento compreende: a) pelo menos dois misturadores estáticos para estocar as soluções de iniciadores ou iniciadores líquidos, b) pelo menos dois misturadores estáticos para mistura das soluções de iniciado-res ou iniciadores líquidos, e c) pelo menos dois conjuntos de válvulas para regular o fluxo das soluções de iniciadores ou iniciadores líquidos através dos misturadores estáticos. Preferencialmente, tal equipamento compreende ainda d) conectada a cada tanque de estocagem, uma bomba para o transporte das soluções de iniciadores ou iniciadores líquidos para os misturadores estáticos, em que é especialmente preferido se e) cada tanque de estocagem for equipado com uma linha de circulação, na qual uma bomba circula o conteúdo dos tanques de es-tocagem através de uma válvula de controle de pressão, que é controlada por um sensor de pressão.

[0037] Em uma modalidade preferida tal equipamento compreende ainda f) tanques intermediários após os misturadores estáticos, preferencialmente juntamente com g) bombas para transportar a mistura de iniciadores dos tanques intermediários para os respectivos pontos de injeção de iniciadores do reator de alta pressão. Em uma modalidade preferida adicional tal equipamento contém ainda h) linhas de conexões fecháveis com válvulas para transportar a mistura de iniciadores de um tanque intermediário para mais do que um ponto de injeção de iniciadores do reator de alta pressão.

[0038] Preferencialmente, tal equipamento tem de dois a seis tanques de estocagem e especialmente três a quatro. O equipamento da presente invenção pode ter qualquer número de misturadores estáticos para propiciar qualquer número de misturas de iniciadores. Preferencialmente, o número de misturadores estáticos iguala o número de zonas de reação do reator de alta pressão. Os mais preferidos são os equipamentos com três ou quatro misturadores estáticos, sendo dessa maneira capaz de prover até três ou quatro misturas de iniciadores diferentes.

[0039] Preferencialmente, o equipamento para alimentação de misturas de iniciadores é monitorado por um sistema de controle automático, que mede e controla as válvulas e os níveis de enchimento dos tanques.

[0040] A figura 2 mostra uma modalidade preferida de tal equipamento, que proporciona a possibilidade para medir quatro iniciadores ou misturas de iniciadores diferentes para quatro zonas de reação, em que cada mistura de iniciadores pode ser composta por até quatro ini-ciadores diferentes, sem, no entanto, restringir à presente invenção as modalidades nela descrita.

[0041] O equipamento compreende quatro tanques de estocagem (100a, 100b, 100c, 100d) para estocar as soluções de iniciadores ou os iniciadores líquidos, quatro bombas (101a, 101b, 101c, 101d) conectadas a cada tanque de estocagem (100a, 100b, 100c, 100d) para transportar soluções de iniciadores ou os iniciadores líquidos, quatro misturadores estáticos (106a, 106b, 106c, 106d) para misturar as soluções de iniciadores ou os iniciadores líquidos, e quatro conjunto de válvulas (105a, 105b, 105c, 105d) para regular o fluxo das soluções de iniciadores ou os iniciadores líquidos através dos misturadores estáticos (106a, 106b, 106c, 106d). Os tanques de estocagem (100a, 100b, 100c, 100d) são equipados com uma linha de circulação (102a, 102b, 102c, 102d), no qual a bomba (101a, 101b, 101c, 101d) circula o conteúdo dos tanques de estocagem (100a, 100b, 100c, 100d) através de uma válvula de controle (104a, 104b, 104c, 104d), que é controlada por um sensor de pressão (103a, 103b, 103c, 103). Além disso, as válvulas (107a, 107b, 107c, 107d) permitem adicionar solvente adicional aos misturadores estáticos (106a, 106b, 106c, 106d).

[0042] O equipamento compreende ainda tanques intermediários (108a, 108b, 108c, 108d) para receber as misturas de iniciadores obtidas nos misturadores estáticos (106a, 106b, 106c, 106d) e as bombas (109a, 109b, 109c, 109d) para o transporte das misturas de iniciadores dos tanques intermediários (108a, 108b, 108c, 108d) para a respectiva zona de polimerização do reator de alta pressão. Linhas de conexão fecháveis com válvulas (110a, 110b, 110c) entre os misturadores estáticos e os pontos de injeção de iniciadores permitem o transporte das misturas de iniciadores de um tanque intermediário (108a, 108b, 108c 108d) a mais do que um ponto de injeção de iniciadores do reator de alta pressão.

[0043] A presente invenção proporciona as vantagens de que ela permite flexibilidade de reação para condições mutáveis no reator de alta pressão e permite rápida e fácil transição entre os diferentes graus. Ela melhora a eficiência, proporciona qualidade de produto mais constante e reduz a quantidade de material fora de especificação no reator.

REIVINDICAÇÕES

Claims (11)

1. Processo de preparação de homopolímeros ou copolímeros de etileno em um reator de alta pressão com pelo menos dois pontos de injeção de iniciadores espacialmente separados através da polimerização de etileno e opcionalmente outros monômeros na presença de pelo menos duas misturas diferentes de iniciadores de polimeri-zação por radicais livres de 100°C a 350°C e pressões na faixa de 160 MPa a 350 MPa, o processo sendo caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: (a) fornecimento de pelo menos dois diferentes iniciadores como solução em um solvente adequado ou no estado líquido, (b) mistura dos iniciadores e opcionalmente do solvente em pelo menos dois misturadores estáticos, e (c) alimentação de cada uma das misturas a um ponto de injeção de iniciadores diferente do reator de alta pressão.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o reator a alta pressão é um reator tubular.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as misturas obtidas através dos misturadores estáticos são primeiro dosadas para um tanque intermediário e em seguida alimentadas dos tanques intermediários aos pontos de injeção de ini-ciadores do reator de alta pressão.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as misturas preparadas nos misturadores estáticos são permanentemente obtidas e alimentadas aos tanques intermediários a substancialmente a mesma taxa que as misturas que são alimentadas aos pontos de injeção de iniciadores do reator de alta pressão.

5. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a mistura nos misturadores estáticos é realizada em intervalos alternando entre períodos de tempo nos quais não ocorrem mistura e períodos de tempo nos quais a taxa de alimentação das misturas para o tanque intermediário é maior do que a taxa de alimentação das misturas dos tanques intermediários para os pontos de injeção de iniciadores do reator de alta pressão.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a razão do período de tempo no qual nenhum inicia-dor é alimentado ao tanque intermediário para o período de tempo no qual a mistura de iniciadores é alimentada ao tanque intermediário situa-se na faixa de 2 a 20.

7. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a mistura de um tanque intermediário é alimentada a pelo menos dois pontos de injeção de iniciadores espacialmente separados.

8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as etapas de alimentação e os níveis de enchimento são monitorados e controlados por um sistema de controle automático.

9. Aparelho para alimentação de misturas de iniciadores a um reator de alta pressão para polimerização de etileno e opcionalmente outros monômeros através de polimerização por radicais livres com pelo menos dois pontos de injeção de iniciadores espacialmente separados como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) pelo menos dois tanques de estocagem para estocagem de soluções de iniciadores ou iniciadores líquidos, (b) pelo menos dois misturadores estáticos para mistura das soluções de iniciadores ou iniciadores líquidos, e (c) pelo menos dois conjuntos de válvulas para regular o fluxo das soluções de iniciadores ou iniciadores líquidos através dos misturadores estáticos, (d) tanques intermediários após os misturadores estáticos.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: (e) bombas para transportar a mistura de iniciadores dos tanques intermediários para os respectivos pontos de injeção de inici-adores do reator de alta pressão.

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: (f) linhas de conexão fecháveis com válvulas para o transporte da mistura de iniciadores do tanque intermediário a mais de um ponto de injeção de iniciadores do reator de alta pressão.