ES2125213T3 - Procedimiento para la polimerizacion en fase gaseosa. - Google Patents
Procedimiento para la polimerizacion en fase gaseosa.Info
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN PROCESO CONTINUO DE POLIMERIZACION EN FASE GASEOSA, DE OLEFINA U OLEFINAS EN UN REACTOR QUE CONTIENE UN LECHO FLUIDIZADO FORMADO POR UN CILINDRO CON UNA PARED VERTICAL LATERAL Y UNA CAMARA DE DESCARGA O DESPRENDIMIENTO (3) QUE VA MONTADA ENCIMA DE DICHO CILINDRO, CARACTERIZADA PORQUE, EL LECHO FLUIDIZADO OCUPA AL MENOS TODO EL CILINDRO CON UNA PARED VERTICAL LATERAL DEL REACTOR.
Description
Procedimiento para la polimerización en fase
gaseosa.
La presente invención se relaciona con un
procedimiento para la polimerización en fase gaseosa en un reactor
de lecho fluidificado.
Ya se conoce la polimerización de uno o más
monómeros en fase gaseosa a una presión superior a la presión
atmosférica en un reactor de lecho fluidificado en donde las
partículas de polímero que se están formando se mantienen en estado
fluidificado en virtud de una mezcla de reacción gaseosa que
contiene el monómero o monómeros a polimerizar que se desplaza en
una corriente ascendente. El polímero así preparado en forma de
polvo se extrae generalmente del reactor con el fin de mantener el
lecho a un volumen más o menos constante. Un procedimiento
preferido a escala industrial utiliza una rejilla de fluidificación
que distribuye la mezcla de reacción gaseosa a través del lecho y
que actúa como soporte para el lecho en el caso de que se produzca
una interrupción en el flujo del gas ascendente. La mezcla de
reacción gaseosa que sale por la parte superior del reactor de
lecho fluidificado se recicla a la base de este último por debajo
de la rejilla de fluidificación por medio de un conducto de
circulación externo provisto de un compresor.
La polimerización de los monómeros es una
reacción exotérmica. Por tanto, es necesario proporcionar un medio
adecuado para enfriar el lecho con el fin de extraer el calor de
polimerización del mismo. El método preferido para la polimerización
de olefinas en lecho fluidificado consiste en enfriar la mezcla de
reacción gaseosa por debajo de la temperatura de polimerización y,
cuando este gas de fluidificación pasa a través del lecho, es
posible con ello compensar el calor en exceso generado por la
polimerización. De este modo, a medida que se recicla, la mezcla de
reacción gaseosa se enfría en general con la ayuda de por lo menos
un intercambiador de calor dispuesto en el conducto de circulación
exterior con el fin de eliminar el calor producido por la reacción
de polimerización y mantener la temperatura de polimerización al
nivel deseado.
Se han realizado intentos, muy particularmente en
los últimos años, para optimizar el procedimiento de polimerización
en fase gaseosa con el fin de aumentar la producción de polímero en
las plantas existentes. En este sentido, el concepto usado ha sido
en términos de la tasa de producción de polímero, concretamente en
términos del rendimiento en peso de polímero producido por unidad de
volumen del reactor y por unidad de tiempo (kg/h/m^{3}). En los
reactores de lecho fluidificado comerciales de tipo antes indicado
se sabe que la tasa de producción depende directamente de la
velocidad de disipación del calor generado en el reactor. Esta
velocidad de disipación del calor puede aumentarse, por ejemplo,
incrementando la velocidad del gas fluidificante y/o reduciendo la
temperatura del gas fluidificante y/o aumentando la capacidad
térmica del gas fluidificante.
Por ejemplo, en la solicitud de patente WO
94/28032 de BP Chemicals Limited se ha propuesto un procedimiento
para la polimerización en fase gaseosa de una o más olefinas, en
donde la corriente gaseosa de reciclo se enfría a una temperatura
suficiente para formar un líquido y un gas. Separando el líquido
del gas e introduciendo el líquido directamente en el lecho
fluidificado es posible aumentar la cantidad total de líquido
introducido en el reactor del lecho fludificado, lo cual hace
posible así poder enfriar el lecho mejor por evaporación y, por
tanto, poder alcanzar mayores niveles de eficacia productiva.
En general, los reactores de lecho fluidificado
según la presente invención, pueden ser representados por un primer
volumen, cuyo recinto (pared) consiste en al menos una superficie de
revolución generada por la rotación alrededor de un eje vertical
conocido como eje de revolución, de un segmento rectilíneo y/o
curvado, por encima del cual está dispuesto un segundo volumen, el
cual en general recibe la denominación de recipiente de
desprendimiento de gases, cuyo recinto (pared) consiste también en
al menos una superficie de revolución generada por la rotación,
alrededor del mismo eje vertical conocido como eje de revolución,
de un segmento rectilíneo y/o curvado. Según la definición del
recipiente de desprendimiento de gases, la sección ortogonal del
segundo volumen (en la posición situada justo por encima de la unión
entre los dos volúmenes) es mayor que la sección ortogonal del
primer volumen (en la posición situada en su punto superior).
Los reactores de lecho fluidificado
convencionales usados para la polimerización de una o más olefinas
en fase gaseosa consisten normalmente en un cilindro (1) con un eje
vertical por encima del cual está dispuesto un recipiente de
desprendimiento de gases (3) de acuerdo con la figura 1, la cual
muestra esquemáticamente un aparato preferido para la polimerización
en fase gaseosa según la presente invención.
La función esencial conocida del recipiente de
desprendimiento de gases consiste en decelerar la corriente de gas
ascendente la cual, después de pasar a través del lecho
fluidificado, puede arrastrar cantidades relativamente grandes de
partículas sólidas. Como resultado, la mayor parte de las
partículas sólidas arrastradas retornan directamente al lecho
fluidificado. Únicamente las partículas más finas pueden ser
arrastradas fuera del reactor.
En principio, el lecho fluidificado podría ocupar
toda la parte cilíndrica del reactor, una parte del cual sube por
encima de una altura H a partir de la base del lecho fluidificado,
la cual coincide generalmente con la rejilla de fluidificación (4).
En la práctica, el lecho fluidificado ocupa generalmente sólo una
porción de la parte cilíndrica del reactor de lecho fluidificado,
con el resultado de que la altura real del lecho fluidificado (h)
es equivalente a 0,95 x H, con preferencia 0,90 x H y en particular
0,85 x H. Este límite de altura del lecho fluidificado ha sido
establecido por los expertos en la materia con el fin de evitar un
arrastre excesivo de partículas poliméricas fuera del reactor.
Estudios realizados sobre la fluidificación han demostrado la
formación de burbujas dentro del lecho fluidificado. Tiene lugar la
coalescencia de las burbujas a medida que éstas suben dentro del
lecho hasta que las mismas estallan al alcanzar la parte superior
del lecho fluidificado. Este estallido acelera de manera
considerable el arrastre de las partículas fuera del reactor. Por
tanto, todo ello ha dado lugar a que los expertos en la materia
limiten la altura del lecho fluidificado de una manera práctica
durante la polimerización.
Dentro del contexto de la investigación
relacionada con el incremento de la eficacia productiva de sus
plantas industriales para la polimerización de olefinas en fase
gaseosa, esta entidad solicitante ha tenido éxito, a pesar de los
prejuicios existentes, en el desarrollo de un procedimiento simple y
fiable que hace posible aumentar de forma considerable la
producción de polímeros. Además, esta entidad solicitante, ha
descubierto de un modo totalmente inesperado que el uso de su nuevo
procedimiento ofrece muchas ventajas, tal como se apreciarán a
partir de la siguiente descripción.
Por tanto, la presente invención consiste en un
procedimiento para la polimerización en fase gaseosa en un reactor
de lecho fluidificado consistente en un primer volumen que un
cilindro con un eje vertical de altura H, por encima del cual está
montado un segundo volumen, conocido generalmente como recipiente
de desprendimiento de gases, adyacente al primer volumen, cuyo
recinto (pared) consiste también en al menos una superficie de
revolución generada por rotación, alrededor del mismo eje vertical
conocido como eje de revolución, de un segmento rectilíneo y/o
curvado, caracterizado porque la altura del lecho fluidificado (h)
es mayor de 1,05 x H. El segundo volumen es conocido como un
recipiente de desprendimiento de gases.
De manera sorprendente, la entidad solicitante ha
descubierto que el procedimiento según la presente invención no
conduce de modo alguno a un arrastre excesivo de partículas
poliméricas fuera del reactor. Sin que la siguiente explicación
suponga limitación alguna, la entidad solicitante cree que este
hallazgo se deriva, por un lado, del hecho de que las partículas
experimentan una deceleración cuando las mismas alcanzan el
recipiente de desprendimiento de gases y, por otro lado, debido a
que las burbujas son limitadas y/o de menos tamaño cuando entran en
el recipiente de desprendimiento de gases.
Sin que ello suponga limitación alguna a un tipo
concreto de polimerización, la presente invención es
particularmente adecuada para reacciones de polimerización de uno o
más monómeros tales como olefinas, monómeros vinílicos polares,
dienos, acetilenos y aldehídos.
El procedimiento según la presente invención se
aplica preferentemente a la polimerización de uno o más monómeros
olefínicos tales como etileno, propileno, 1-buteno,
1-penteno,
4-metil-1-penteno,
1-hexeno y 1-octeno.
De acuerdo con la presente invención, es posible
realizar la polimerización de manera intermitente con una altura de
lecho de acuerdo con la presente invención y con una altura del
lecho inferior al de la invención. Sin embargo, es preferible
realizar la polimerización con una altura del lecho constante
dentro de la gama de la presente invención.
Como se ha indicado anteriormente, la altura H
del reactor de polimerización se define como la distancia que
separa la base del lecho fluidificado, una base que coincide en
general con la rejilla de fluidificación, y la unión entre el
primer volumen o volumen inferior y el segundo volumen llamado
recipiente de desprendimiento de gases. En el caso preferido del
cilindro con el eje principal, H representa por tanto la longitud
de la pared lateral vertical del cilindro que sube por encima de la
base del lecho fluidificado.
De acuerdo con una modalidad preferida de la
presente invención, la altura del lecho fluidificado (h) es mayor
de1,1 x H.
El recipiente de desprendimiento de gases
instalado por encima del cilindro susceptible de contener el lecho
fluidificado tiene, en principio, una sección transversal que es
mayor que la del cilindro. Se encuentra preferentemente en forma de
un bulbo que consiste esencialmente en un tronco de cono de
revolución con un eje vertical que coincide con el eje del cilindro,
apuntando el vértice hacia abajo preferentemente con un ángulo
comprendido entre 10º y 60º y con una bóveda de una configuración
prácticamente semiesférica dispuesta por encima del mismo. La base
pequeña de este tronco de cono coincide con el extremo superior del
cilindro del reactor y su base mayor coincide con la base de la
bóveda. También puede consistir en un cilindro vertical que está
unido al cilindro susceptible de contener el lecho fluidificado
mediante una superficie de unión en forma de un conducto ampliado.
En este caso, este cilindro tiene un eje vertical que coincide con
el eje del cilindro susceptible de contener el lecho fluidificado y
un techo que en general es de una forma prácticamente
semiesférica.
De acuerdo con la modalidad preferida de la
presente invención, la altura del lecho fluidificado (h) es tal que
el volumen del recipiente de desprendimiento de gases ocupado por el
lecho fluidificado representa más del 5% del volumen total del
lecho, con preferencia más del 10% y en especial más del 15%. De
acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención la
altura del lecho fuidificado (h) es tal que el volumen del
recipiente del desprendimiento de gases ocupado por el lecho
fluidificado representa menos del 70% del volumen total del
recipiente, con preferencia menos del 50% y en particular menos de
30%.
En el caso del recipiente consistente en el
tronco de cono de revolución con una bóveda montada por encima del
mismo, el límite superior de la altura del lecho fluidificado (h) no
alcanza preferentemente la altura que corresponde a la sección
ortogonal más grande de dicho recipiente. Esta altura límite que
preferentemente no deberá ser superada, viene identificada por
L_{p} en la figura 2.
La presencia de los finos en el reactor puede
afectar a las propiedades del polímero al aumentar el contenido en
gel del producto acabado tal como películas y receptáculos de
plástico. Además, durante la polimerización, se pueden formar
aglomerados sobre la pared interior del reactor, en particular
sobre la pared del recipiente de desprendimiento de gases. La
acumulación de los finos y aglomerados sobre la pared del reactor
causa el ensuciamiento del reactor.
Para evitar que el ensuciamiento del reactor
afecte a la operación del sistema de polimerización y a la calidad
del polímero obtenido, el reactor se para a intervalos regulares con
el fin de limpiar su pared y eliminar los aglomerados de la misma.
Esto se puede efectuar por medio de agua o nitrógeno a presión. Una
limpieza de este tipo causa la entrada de veneno en el reactor, lo
cual implica de forma automática una purga del reactor y un secado
con el fin de eliminar dichos venenos. Este procedimiento supone
tiempo y no es muy económico.
De manera sorprendente, la entidad solicitante ha
descubierto también que el procedimiento según la presente
invención hace posible reducir y/o eliminar los problemas
relacionados con el ensuciamiento de la pared del reactor, en
particular de la pared del recipiente de desprendimiento de
gases.
La figura 2 muestra esquemáticamente una
ilustración de una planta para la polimerización en fase gaseosa de
una o más olefinas según la presente invención. El aparato
comprende:
(i) un reactor de lecho fluidificado (1) provisto
de una bóveda (2) y de una base que comprende una rejilla de
fluidificación (4) y que consiste en un cilindro con una pared
lateral vertical por encima de la cual está dispuesta una cámara de
amortiguación o de desprendimiento de gases (3) montada por encima
de dicho cilindro, formando la parte superior de la cámara (3) la
bóveda (2) del reactor;
(ii) una cámara de entrada (9) para una mezcla de
reacción gaseosa situada por debajo de la rejilla (4) y que
comunica con la parte cilíndrica del reactor (1) a través de la
rejilla (4); y
(iii) un conducto exterior (5) para la
circulación de la mezcla de reacción gaseosa que une la bóveda (2)
del reactor con la cámara de entrada (9) para la mezcla de reacción
gaseosa e incluye un compresor (8) y al menos un intercambiador de
calor (6,7).
Al interior del conducto de circulación exterior
(5), en uno o más puntos a lo largo de este conducto, pueden
desembocar uno o más conductos de alimentación (10) para los
constituyentes de la mezcla de reacción gaseosa, tal como una o más
olefinas, por ejemplo, etileno o propileno o
alfa-olefinas C_{4}-C_{10}, uno
o más dienos, preferentemente no conjugados, hidrógenos, uno o
varios gases inertes tal como nitrógeno o alcanos
C_{1}-C_{6}, con preferencia
C_{2}-C_{5}.
Otro objeto de la presente invención consiste en
un procedimiento para la polimerización continua en fase gaseosa de
una o más olefinas en un reactor que contiene un lecho fluidificado
y opcionalmente mecánicamente agitado, consistente en un cilindro
con una pared lateral vertical y en una cámara de amortiguación o de
desprendimiento de gases (3) montada por encima de dicho cilindro, a
una presión absoluta superior a la presión atmosférica, mediante
introducción continua o intermitente de un catalizador dentro del
reactor, introducción continua de una o más olefinas dentro de la
mezcla de reacción gaseosa que pasa a través del reactor en una
corriente ascendente, disipación del calor de polimerización por
enfriamiento de la mezcla de reacción gaseosa reciclada, evacuación
del polímero producido, caracterizado porque el lecho fluidificado
ocupa al menos la totalidad del cilindro con una pared lateral
vertical del reactor. En consecuencia, el lecho fluidificado ocupa
con preferencia al menos parcialmente dicho recipiente de
desprendimiento de gases.
El procedimiento de la invención es muy
particularmente adecuado para polvos de poliolefinas, en especial
de polietileno lineal de alta o baja densidad, por ejemplo con una
densidad relativa comprendida entre 0,87 y 0,97, o de
polipropileno. Los polímeros producidos según la presente invención
pueden ser especialmente polvos que corresponden esencialmente al
tipo B y a veces a los tipos A y B, de acuerdo con la clasificación
dada por D. Geldart "Gas Fluidization Technology" publicada en
"A. Wiley- Interscience Publication" por
John-Wiley & Sons (1986), páginas 33 a 46. Los
polímeros pueden consistir en partículas que tienen un diámetro
medio en peso comprendido entre 300 y 2000, con preferencia entre
500 y 1500 \mum.
El procedimiento para la polimerización continua
en fase gaseosa de una o más olefinas se realiza normalmente en un
reactor que contiene un lecho fluidificado y opcionalmente
mecánicamente agitado, mantenido a una presión absoluta P_{1} que
puede oscilar entre 0,5 y 6, preferentemente entre 1 y 4 MPa. La
temperatura del lecho fluidificado puede mantenerse en un valor
inferior al punto de fusión del polímero, por ejemplo, a una
temperatura comprendida entre 30 y 130ºC, con preferencia entre 50 y
110ºC. La mezcla de reacción gaseosa pasa a través del reactor con
una velocidad ascendente que puede oscilar entre 0,3 y 1 m/s, con
preferencia entre 0,4 y 0,8 m/s. La mezcla de reacción gaseosa puede
contener una o más olefinas, especialmente de C_{2} a C_{10},
con preferencia de C_{2} a C_{8}, por ejemplo etileno o
propileno, o una mezcla de etileno con al menos una olefina
C_{3}-C_{10}, preferentemente
C_{3}-C_{8} por ejemplo, propileno,
1-buteno, 1-hexeno,
4-metil-1-penteno o
1-octeno, y/o también con al menos un dieno, por
ejemplo un dieno no conjugado. También puede contener hidrógeno y/o
un gas inerte tal como nitrógeno o un alcano, por ejemplo de
C_{1} a C_{6}, preferentemente de C_{2} a C_{5}, por ejemplo
pentano y/o isopentano. El procedimiento de polimerización puede
realizarse en particular de acuerdo con el procedimiento descrito en
la solicitud de patente PCT no. 94/28032. Puede efectuarse en
presencia de un catalizador que comprende al menos un metal de
transición perteneciente a los grupos 4,5 ó 6 de la clasificación
periódica de los elementos (aprobada por la Comisión de
Nomenclatura de la "American Chemical Society", véase
"Encyclopaedia of Inorganic Chemistry", editor R. Bruce King,
publicada por John Wiley & Sons (1994). En particular, es
posible emplear un sistema catalítico del tipo
Ziegler-Natta que incluye un catalizador sólido que
comprende un compuesto de un metal de transición tal como aquellos
mencionados anteriormente, y un cocatalizador que comprende un
compuesto organometálico de un metal perteneciente a los grupos 1, 2
ó 3 de la Clasificación Periódica de los Elementos, por ejemplo, un
compuesto de organoaluminio. Desde hace muchos años se conocen ya
sistemas catalíticos de alta actividad que son capaces de producir
grandes cantidades de polímeros en un tiempo relativamente corto,
con el resultado de que es posible evitar la etapa de separación de
los residuos catalíticos presentes en el polímero. Estos sistemas
catalíticos de alta actividad incluyen en general un catalizador
sólido que comprende esencialmente metal de transición, magnesio y
átomos de halógeno. También es posible emplear un catalizador de
alta actividad que comprende esencialmente un óxido de cromo
activado por tratamiento térmico y asociado con un soporte granulado
a base de óxido refractario. El procedimiento de polimerización es
muy particularmente adecuado para emplearse con catalizadores de
metalocenos, tales como circonoceno, hafnoceno, titanoceno o
cromoceno, o catalizadores Ziegler soportados sobre sílice y a
base, por ejemplo, de titanio o vanadio. Por ejemplo, los
catalizadores de metalocenos pueden representarse por la fórmula
general (Cp)mMRxRly en donde Cp representa un anillo
ciclopentadienilo sustituido o insustituido, M representa un metal
de transición del grupo IV, V o VI de la Clasificación Periódica de
los Elementos, tal como circonio, titanio o hafnio, R y R1 son
idénticos o diferentes y representan un radical hidrocarburo que
contiene de 1 a 20 átomos de carbono, un átomo halógeno u otro
ligando monovalente, m = 1 a 3,x = 0 a 3 y = 0 a 3, con la condición
que la suma de m, x e y sea igual al estado de oxidación de M.
Ejemplos de catalizadores del tipo metaloceno pueden encontrarse en
EP-0129368, US5324800 y EP-0206794.
El catalizador puede ser también un catalizador representado por un
compuesto que contiene un heteroátomo de monociclopentadienilo.
Dicho catalizador se describe, por ejemplo, en
EP-0416815 y EP-0420436. Los
catalizadores del tipo Ziegler-Natta, especialmente
los catalizadores de alta actividad y en particular los
catalizadores del tipo metaloceno, se emplean preferentemente sobre
un soporte poroso tal como un óxido refractario, por ejemplo, sílice
o alúmina.
Los catalizadores o sistemas catalíticos antes
mencionados se pueden emplear como tales directamente en el reactor
del lecho fluidificado o bien pueden convertirse previamente a un
prepolímero de olefina, en particular durante una prepolimerización
en donde el catalizador o sistema catalítico entra en contacto con
una o más olefinas mencionadas anteriormente, en un medio líquido
hidrocarbonado y en fase gaseosa, de acuerdo, por ejemplo, con un
procedimiento discontinuo o no continuo realizado fuera del reactor
de polimerización de lecho fluidificado.
De acuerdo con una modalidad preferida, se ha
comprobado que la presente invención resulta muy particularmente
adecuada cuando el régimen de producción de polímero es superior a
50 kg/H/m^{3}, con preferencia superior a 60 kg/h/m^{3}, más
preferentemente superior a 70 kg/h/m^{3}, siendo éste el régimen
de producción sea cual sea el sistema catalítico empleado.
El procedimiento es muy particularmente adecuado
para la preparación de poliolefinas en forma de polvo, en
particular de polietileno lineal de alta o baja densidad, con una
densidad relativa comprendida, por ejemplo, entre 0,87 y 0,97, o de
polipropileno, o de copolímeros de propileno con etileno y/u
olefinas C_{4}-C_{8}, o copolímeros
elastoméricos de propileno con etileno y opcionalmente al menos un
dieno no conjugado con una densidad relativa comprendida, por
ejemplo, entre 0,85 y 0,87.
Las ventajas del procedimiento según la invención
son numerosas. De hecho, el procedimiento no sólo es simple, fiable
y fácil de llevar a cabo sino que también hace posible el poder
aumentar considerablemente la producción de polímeros. En virtud del
nuevo procedimiento es posible ahora desatascar las plantas
existentes fácilmente y con menores costes sin cambiar su diseño.
Además, de manera sorprendente, la entidad solicitante ha
descubierto que el procedimiento según la presente invención reduce
el arrastre de partículas poliméricas fuera del reactor. Esta mejora
se traduce en una nueva ventaja del presente procedimiento, en
virtud de la cual es posible ahora trabajar con velocidades
ascendentes de la mezcla de reacción gaseosa que son mayores que
las que fueron utilizadas previamente.
Los siguientes ejemplos ilustran la presente
invención
Se efectúa una copolimerización en fase gaseosa
de etileno con 1-buteno en un aparato idéntico al
mostrado esquemáticamente en la figura 2.
Por tanto, el reactor de lecho fluidificado
consiste en un cilindro con una pared lateral vertical y sobre el
cual está montada una cámara de amortiguación o de desprendimiento
de gases (3). El reactor tiene las siguientes características:
- -
- diámetro interno del cilindro (1) : 5 m
- -
- altura H del cilindro: 20 m
- -
- volumen del cilindro: 393 m^{3}
- -
- diámetro interno de la cámara de desprendimiento de gases (3) a la altura Lp: 8,66 m
- -
- altura Lp: 28,61 m
- -
- altura del recipiente de desprendimiento de gases : 12,94 m
- -
- volumen total del recipiente de desprendimiento de gases: 403 m^{3}
- -
- volumen del recipiente de desprendimiento de gases por debajo de la altura Lp: 338 m^{3}
- -
- volumen del recipiente de desprendimiento de gases por encima de la altura Lp (bóveda): 65 m^{3}
En su base el reactor tiene una rejilla de
fluidificación (4) por encima de la cual se encuentra un lecho
fluidificado de copolímero de etileno y 1-buteno que
tiene una densidad relativa de 0,950 en forma de un polvo
consistente en partículas que tienen un diámetro medio en peso de
750 \mum, teniendo el 90% en peso de las partículas un diámetro
comprendido entre 300 y 1200 \mum. La densidad aparente del polvo
fluidificado es de 300 kg/m^{3}.
La mezcla de reacción gaseosa pasa a través del
lecho fluidificado a una presión absoluta de 2 MPa con una
velocidad ascendente de 0,6 m/s, a una temperatura de 92ºC. La misma
contiene, en volumen, 30% de etileno, 1% de
1-buteno, 25% de hidrógeno y 44% de nitrógeno.
Se prepara un catalizador del tipo
Ziegler-Natta que comprende titanio, magnesio y
átomos de halógeno en forma de un prepolímero de manera idéntica a
la descrita en el ejemplo 1 de la patente francesa no. 2 405 961.
Este catalizador se introduce de forma intermitente dentro del
reactor por vía de la línea de entrada (11).
Ejemplo
C1
Después de una fase de puesta en marcha en la
cual el lecho sube de manera progresiva, el lecho se estabiliza a
la altura de 17 m, lo que corresponde a un volumen de lecho
fluidificado de 334 m^{3}.
En estas condiciones se producen 21,5
toneladas/hora (régimen de producción: 64 kg/h/m^{3}) de
copolímero de etileno y de 1-buteno en forma de un
polvo que tiene las características mencionadas anteriormente.
La producción de polímero se aumenta a
continuación de manera progresiva cambiando desde 21,5 a 33,2
toneladas/hora durante un periodo de 8 horas, al tiempo que el
volumen del lecho fluidificado y por tanto la altura del lecho
fluidificado de 17 m se mantienen constantes. Se observa entonces la
aparición de puntos calientes y la producción de costras, lo cual
obliga a parar el reactor.
El único medio de evitar los aglomerados consiste
en eliminar la producción de polímero a 23 toneladas/hora (régimen
de producción: 69 kg/h/m^{3}) aproximadamente.
Después de una fase de puesta en marcha en la
cual el lecho sube de manera progresiva, el lecho se estabiliza a
la altura de 20 m, lo que corresponde a un volumen de lecho
fluidificado de 393 m^{3}.
En estas condiciones se producen 25
toneladas/hora (régimen de producción: 64 kg/h/m^{3}) de
copolímero de etileno y de 1-buteno en forma de un
polvo que tiene las características mencionadas anteriormente.
En contraste con los temores legítimos que
pudieran haberse producido con respecto al arrastre de las
partículas fuera del reactor, no se produjo ningún problema de
ensuciamiento. Incluso no se observó el menor incremento de
concentración de las partículas finas en el conducto de circulación
exterior (5), en comparación con el ejemplo C1.
La producción de polímero se aumenta a
continuación de forma progresiva cambiando desde 25 a 39
toneladas/hora durante un periodo de 8 horas al tiempo que el
volumen del lecho fluidificado y por tanto la altura del lecho
fluidificado de 20 m se mantienen constantes. Se observa entonces la
aparición de aglomerados, lo cual hace necesario limitar la
producción de polímero a 29 toneladas/hora (régimen de producción:
74 kg/h/m^{3}) aproximadamente.
Después de una fase de puesta en marcha en la
cual el lecho sube de manera progresiva, el lecho queda
estabilizado a una altura de 23 m, es decir, 3 m en el recipiente de
desprendimiento de gases, lo cual corresponde a un volumen de lecho
fluidificado de 468 m^{3}, es decir, un volumen de ocupación del
recipiente de desprendimiento de gases de 75 m^{3}.
En estas condiciones, se producen 30
toneladas/hora (régimen de producción: 24 kg/h/m ) de copolímero de
etileno y 1-buteno en forma de un polvo que tiene
las características antes mencionadas.
En contraste con los temores legítimos que
pudieran haberse producido en relación con el arrastre de las
partículas fuera del reactor, no se observó ningún problema de
ensuciamiento. Incluso no se observó el menor incremento de
concentración de partículas finas en el conducto de circulación
exterior (5) en comparación con el ejemplo C1. Además, un estudio
posterior del estado general de los intercambiadores (6,7) situados
en la línea de circulación exterior (5) demostró que estos
intercambiadores habían experimentado un menor grado de
ensuciamiento en el caso del ejemplo 3, en comparación con los
otros dos ejemplos.
La producción de polímero se aumentó entonces de
manera progresiva cambiando desde 30 a 46,5 toneladas/hora (régimen
de producción: 99 kg/h/m^{3}) durante 8 horas, al tiempo que el
volumen de lecho fluidificado y por tanto la altura del lecho
fluidificado de 23 m se mantienen constantes. Esto tiene lugar sin
el menor problema. No se observaron puntos calientes ni aparición de
costras y esto hizo posible poder continuar la polimerización
mientras se mantenía estas condiciones operativas.
Claims (5)
1. Procedimiento para la polimerización en fase
gaseosa en un reactor de lecho fluidificado consistente en un primer
volumen que es un cilindro con un eje vertical de altura H, por
encima del cual está montado un segundo volumen, conocido
generalmente como recipiente de desprendimiento de gases, adyacente
al primer volumen, cuyo recinto (pared) consiste también en al menos
una superficie de revolución generada por rotación, alrededor del
mismo eje vertical conocido como eje de revolución, de un segmento
rectilíneo y/o curvado, caracterizado porque la altura del
lecho fluidificado (h) es mayor de 1,05 x H.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se polimerizan uno o más monómeros
olefínicos tales como etileno, propileno, 1-buteno,
1-penteno, 1-hexeno o
1-octeno.
3. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la altura
del lecho fluidificado (h) es mayor de 1,1 x H.
4. Procedimiento para la polimerización continua
en fase gaseosa de una o más olefinas en un reactor que contiene un
lecho fluidificado y opcionalmente mecánicamente agitado,
consistente en un cilindro con una pared lateral vertical y en una
cámara de amortiguación o de desprendimiento de gases (3) montada
por encima de dicho cilindro, a una presión absoluta superior a la
presión atmosférica, mediante introducción continua o intermitente
de un catalizador dentro del reactor, introducción continua de una o
más olefinas dentro de la mezcla de reacción gaseosa que pasa a
través del reactor en una corriente ascendente, disipación del
calor de polimerización por enfriamiento de la mezcla de reacción
gaseosa reciclada, evacuación del polímero producido,
caracterizado porque la altura del lecho fluidificado (h) es
mayor de 1,05 x H.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque la polimerización tiene lugar a un
régimen de producción de polímero superior a 50 kg/h/m^{3}, con
preferencia superior a 60 kg/h/m^{3} y en particular superior a
70 kg/h/m^{3}.
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