ES2304653T3 - Sistema de control de presion. - Google Patents

Abstract

Sistema de control de presión para mantener el diferencial de presión entre un reactor (1) y un alimentador (2) conectado al mismo y proporcionado para introducir una alimentación en el reactor (1), caracterizado porque el sistema de control de presión comprende una línea (5) de elevación de presión y una línea (6) de liberación de presión, teniendo cada línea (5, 6) una válvula (7, 8) de control, combinándose ambas líneas (5, 6) en una línea principal (3) que llega hasta el alimentador (2), en el que está provista una unidad de filtrado (4) en la línea principal (3).

Description

Sistema de control de presión.

La presente invención se refiere a un sistema de control de presión para mantener el diferencial de presión entre un reactor y un alimentador conectado al mismo y proporcionado para introducir una alimentación en el reactor, y un reactor que posee tal sistema de control de presión y un procedimiento que utiliza un reactor con un sistema de control de presión de la invención.

Los procedimientos industriales que requieren la introducción de una alimentación, preferentemente continua o intermitente, en un reactor son muy conocidos. Si la reacción química producida en el reactor se lleva a cabo a una presión específica, la alimentación tiene que introducirse en el reactor a una presión algo mayor que la presión existente en el reactor. Así, el diferencial de presión entre el reactor y el alimentador constituye la fuerza de impulsión necesaria para regular la alimentación en el reactor. Un ejemplo concreto de un procedimiento industrial es la polimerización en fase gaseosa de, por ejemplo, etileno, en la que la alimentación de catalizador ha de introducirse en el reactor preferentemente de forma continua o intermitente. En el procedimiento de polimerización en fase gaseosa, el catalizador se suministra desde el alimentador usando un dispositivo regulador que comprende un disco giratorio y un disco fijo. El disco fijo tiene un número fijo de orificios mientras que el disco giratorio posee muchos más orificios. Cuando los orificios de ambos discos se encuentran directamente unos encima de otros, se puede transferir la alimentación de catalizador al reactor. Ciertamente, la cantidad de alimentación depende de la velocidad del disco giratorio. Generalmente, la desviación de la presión se produce debido a los bloqueos en los surcos del disco giratorio. Estos bloqueos se vuelven más problemáticos a medida que el hueco entre el disco fijo superior y el disco giratorio inferior comienza a aumentar debido al desgaste y deterioro mecánico por el uso. A medida que se acumula la suspensión acuosa de catalizador debido al bloqueo, aumenta la presión en el interior del alimentador, provocándose de este modo la inyección de la suspensión acuosa de catalizador en la zona de reacción, en la que entra en contacto con el monómero. Ocasionalmente, la acumulación de presión es tan grande que activa el sistema de apagado de emergencia. La polimerización de etileno en fase gaseosa puede llevarse a cabo habitualmente a una presión en el reactor de aproximadamente 2 a 3 MPa (20 a 30 atm). Se ha descubierto que a menudo se producen cambios de presión de aproximadamente 0,05 MPa (0,5 atm), y la presión aumenta en aproximadamente un minuto y la presión disminuye hasta el valor de partida en aproximadamente 30 minutos.

Así, cualquier problema con el diferencial de presión (DP) dará lugar, contraproducentemente, a la pérdida de velocidad de la alimentación de catalizador, lo que a su vez origina una gran cantidad de problemas relativos a parámetros del procedimiento, calidad del producto, seguridad y mantenimiento de la planta. Además, un pico de presión imprevisto puede activar un sistema de aislamiento de presión (disparo de presión de emergencia) y puede ocasionar la parada del procedimiento, lo cual generaría problemas no deseados relativos a pérdidas en la producción, limpiezas y mantenimiento extra.

Así, el diferencial de presión entre el reactor y el alimentador debe mantenerse bajo control dentro de una banda muy estrecha, con el fin de tener controlada la cantidad de catalizador que entra en el reactor.

Hasta el momento, la presión en el interior del alimentador, y por tanto el diferencial de presión entre el reactor y el alimentador, se controló proporcionando una fuente de gas inerte para elevar la presión en la alimentación. Sin embargo, al proporcionar un gas inerte presurizado adecuadamente sólo se obtuvo un control insuficiente del diferencial de presión, y se demostró que no era lo bastante rápido como para responder a cambios súbitos de presión. Si, por ejemplo, la alimentación es un catalizador, un cambio súbito en la presión del alimentador forzará, por tanto, la entrada de más catalizador en el reactor, lo que, a su vez, aumentará la temperatura y disminuirá la velocidad. También puede dar lugar a la total finalización de la reacción.

La inestabilidad en el reactor da lugar a un descenso en la productividad. Para la polimerización de etileno en fase gaseosa, se ha descubierto que la inestabilidad está presente principalmente después de que se haya acabado de rellenar el alimentador, y los índices de producción se han reducido típicamente a aproximadamente 5 toneladas/hora y permanecieron más bajos durante un mínimo de 4 a 6 horas hasta que las condiciones se estabilizaron. Con cada caso, se puede reducir la producción de 25 a 50 toneladas, ya que se descubrió que tales inestabilidades podrían producirse de 2 a 3 veces por semana y aún más frecuentemente en campañas de alta densidad llevadas a cabo con catalizadores de alta densidad.

Por tanto, un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un sistema de control de presión para mantener el diferencial de presión entre un reactor y un alimentador, que supere los inconvenientes de la técnica anterior. Especialmente, se proporcionará un sistema de control de presión que muestre una mejora en la fiabilidad, la continuidad, la relación coste-eficacia y la seguridad, en el que se superen o al menos se minimicen las fluctuaciones del diferencial de presión.

Además, otro objeto adicional es el de proporcionar un reactor que posea un sistema de control de presión de la invención, así como un procedimiento que utilice el reactor que posee este sistema de control de presión de la invención.

El primer objeto se logra debido a que el sistema comprende una línea de elevación de presión y una línea de liberación de presión, teniendo cada línea una válvula de control y combinándose ambas líneas en una línea principal que llega hasta el alimentador, en la que se proporciona una unidad de filtrado en la línea principal.

El reactor es, preferentemente, un reactor de fase gaseosa y la alimentación es un sólido, un líquido o una suspensión acuosa.

Más preferentemente, la alimentación contiene un catalizador.

En una forma de realización, la unidad de filtrado es un filtro de metal sinterizado.

Preferentemente, la línea de elevación de presión está conectada a una fuente de gas inerte, preferentemente nitrógeno.

Además, la línea de liberación de presión puede liberar presión desde el alimentador a la atmósfera y la parte de su extremo puede tener una sección transversal ensanchada. Esto reduce la velocidad de liberación.

Preferentemente, el diferencial de presión entre el reactor y el alimentador se mide, preferentemente de forma continua, mediante un transmisor de presión diferencial.

Más preferentemente, el transmisor y las válvulas de control están conectados a un dispositivo de control.

En una forma de realización, la alimentación se regula en el reactor desde el alimentador, usando un dispositivo de regulación.

El dispositivo de regulación es preferentemente un disco de regulación que gira sobre una placa de desgaste.

Más preferentemente, la alimentación se introduce en reactor de forma continua o intermitente.

Se logra un objeto adicional mediante un reactor que posee un sistema de control de presión de la invención.

De acuerdo con la invención, se proporciona un procedimiento para llevar a cabo la reacción química en un reactor que posee un sistema de control de presión de la invención.

Sorprendentemente, se descubrió que el sistema de control de presión de la invención utilizado en un sistema reactor que comprende un reactor y un alimentador, presentó unos resultados excelentes y el diferencial de presión se mantuvo en todas las circunstancias, de modo que la presión del alimentador también se mantuvo sustancialmente constante. El sistema de control de presión de la invención proporcionado mejoró la fiabilidad, la continuidad de funcionamiento y la seguridad de procedimiento del reactor, especialmente eliminando las reacciones incontroladas. Debido al estado de funcionamiento estable, también se lograron ahorros en los costes. El sistema de control de presión de la invención comprende una válvula de control de liberación para liberar la presión desde el alimentador, lo cual ayuda a evitar una alimentación forzada. Se proporciona una segunda válvula de control de elevación de presión para controlar la presión del alimentador en caso de baja presión. Además, se proporciona una unidad de filtrado para atrapar el material de alimentación cuando se abre la válvula de control de liberación para impedir que el material de alimentación quede expuesto a la atmósfera. Para proporcionar un mecanismo de ventilación de retorno para limpiar la unidad de filtrado, la disposición de la unidad de filtrado resulta de gran importancia para mantener la unidad de filtrado constantemente bajo una limpieza continua. Por lo tanto, la unidad de filtrado está situada en la línea principal antes de una conexión en T que divide la línea principal en la línea de liberación de presión y la línea de elevación de presión. Así, se atrapa el material de alimentación arrastrado con la liberación de presión, y el gas inerte proporcionado a través de la línea de elevación de presión puede pasar a través de la unidad de filtrado en la dirección inversa para elevar la presión del alimentador y limpiar la unidad de filtrado.

Ahora resultarán evidentes otras características y ventajas del sistema de control de presión de la invención, a partir de la descripción detallada de una forma de realización preferida de la misma haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que

la fig. 1 ilustra esquemáticamente, de forma simplificada, un sistema reactor que utiliza un sistema de control de presión de la invención; y

la fig. 2 ilustra un gráfico que muestra el diferencial de presión antes de utilizar el sistema de control de presión de la invención y después de la puesta en servicio.

El sistema de control de presión de la invención puede utilizarse ventajosamente en la polimerización de etileno en fase gaseosa, y la siguiente descripción detallada se basa en tal procedimiento de polimerización en fase gaseosa. No obstante, un experto en la técnica será consciente de que el sistema de control de presión de la invención se puede utilizar en cualesquiera otros sistemas reactores que requieran la introducción de una alimentación contra la presión existente en el reactor.

En la figura 1, se muestra un sistema reactor que comprende un reactor 1 de polimerización y un alimentador 2 de catalizador conectado al mismo a través de una línea 11 y proporcionado para introducir la alimentación de catalizador en el reactor 1 de polimerización. Para mayor claridad, se han omitido todos los equipos del sistema reactor que no resulten necesarios para el sistema de control de presión de la invención. Desde el alimentador del catalizador 2 se extiende una línea principal 3 que llega hasta una unidad 4 de filtrado. Después de la unidad 4 de filtrado, la línea principal se divide en una línea 5 de elevación de presión y una línea 6 de liberación de presión. Tanto la línea 5 de elevación de presión como la línea 6 de liberación de presión poseen una válvula 7, 8 de control. La línea 6 de liberación de presión libera presión a la atmósfera, mientras que la línea 5 de elevación de presión está conectada a una fuente de gas inerte, preferentemente nitrógeno, para elevar la presión del alimentador 2 de catalizador. El diferencial de presión entre el reactor 1 y el alimentador 2 de catalizador puede medirse mediante un transmisor 9 de presión diferencial. Las válvulas 7, 8 de control y el transmisor 9 están conectados a un dispositivo 10 de control para controlar el diferencial de presión y la apertura y el cierre de las válvulas 7 y 8. Se pueden utilizar cálculos de procesos conocidos para el diseño de las características de la válvula, las tuberías y el filtro.

Durante el funcionamiento del sistema reactor ilustrado en la figura 1, se mide, preferentemente de forma continua, el diferencial de presión entre el reactor 1 y el alimentador 2 de catalizador. En el caso de que el diferencial de presión se considere demasiado elevado, el dispositivo 10 de control activa la válvula de control 8 en la línea 6 de liberación aliviando la presión a la atmósfera hasta que se obtiene el diferencial de presión deseado y la válvula de control 8 puede cerrarse. Debido al flujo de presión, el catalizador contenido en el alimentador 2 de catalizador puede ser arrastrado, pero queda atrapado en la unidad 4 de filtrado, evitando la liberación de catalizador a la atmósfera, lo cual da lugar a una buena relación coste-eficacia y resulta inocuo para el ambiente.

En el caso de que el diferencial de presión entre el reactor 1 y el alimentador 2 de catalizador se considere demasiado bajo, el dispositivo 10 de control activa la válvula 7 de control en la línea 5 de elevación de presión. En ese momento, se abre la válvula 7 de control y se introduce gas inerte, preferentemente nitrógeno, en el sistema reactor para elevar la presión del alimentador 2 de catalizador hasta que se obtiene la presión deseada. Así, el objetivo del sistema de control de presión de la invención consiste en estabilizar la presión en el interior del alimentador 2 de catalizador para evitar que sea demasiado elevada o demasiado baja.

Dicho de otro modo, la suspensión acuosa de catalizador se introduce en el reactor 1 desde el alimentador 2 de catalizador, a través de la línea 11. El transmisor 9 de presión mide la diferencia de presión entre el reactor 1 y el alimentador 2 de catalizador. La señal medida se envía al dispositivo 10 de control alojado, más preferentemente, en una sala de control. El controlador 10 es un controlador de gama partida, y, basándose en la diferencia de presión y el punto de referencia, ordenará el accionamiento de una de las válvulas para liberar o recuperar la presión en caso de una presión alta o baja en el alimentador 2 de catalizador. La línea principal 3 transportará ambos flujos hacia dentro y hacia fuera, y la unidad 4 de filtrado atrapa todos los finos que escapan durante el procedimiento de alivio y el residuo de finos que queda en la unidad 4 de filtrado se limpiará automáticamente. Preferentemente, la línea principal 3 está inclinada por encima del alimentador 2 de catalizador para forzar a los finos a descender hacia el alimentador 2 de catalizador por la gravedad.

Se obtuvieron unos resultados excelentes para el ajuste del diferencial de presión utilizando el sistema de control de presión de la invención. Esto también se muestra esquemáticamente en la figura 2, que ilustra una gráfica del diferencial de presión antes y después de la puesta en servicio del sistema de control de presión de la invención. Antes de la puesta en servicio, el diferencial de presión entre el reactor y el alimentador 2 de catalizador variaba en gran medida, mientras que después de la puesta en servicio, el diferencial de presión permanecía sustancialmente constante.

Las características descritas en la anterior descripción, en las reivindicaciones o en los dibujos adjuntos pueden, tanto por separado como en una combinación de las mismas, ser importantes para materializar la invención en sus diversas formas.

Claims (16)

1. Sistema de control de presión para mantener el diferencial de presión entre un reactor (1) y un alimentador (2) conectado al mismo y proporcionado para introducir una alimentación en el reactor (1), caracterizado porque el sistema de control de presión comprende una línea (5) de elevación de presión y una línea (6) de liberación de presión, teniendo cada línea (5, 6) una válvula (7, 8) de control, combinándose ambas líneas (5, 6) en una línea principal (3) que llega hasta el alimentador (2), en el que está provista una unidad de filtrado (4) en la línea principal (3).

2. Sistema de control de presión según la reivindicación 1, en el que el reactor (1) es un reactor de fase gaseosa.

3. Sistema de control de presión según la reivindicación 1 ó 2, en el que la alimentación es un sólido, un líquido o una suspensión acuosa.

4. Sistema de control de presión según la reivindicación 3, en el que la alimentación contiene un catalizador.

5. Sistema de control de presión según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la unidad de filtrado es un filtro de metal sinterizado (2).

6. Sistema de control de presión según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la línea (5) de elevación de presión está conectada a una fuente de gas inerte.

7. Sistema de control de presión según la reivindicación 6, en el que el gas inerte es nitrógeno.

8. Sistema de control de presión según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la línea (6) de liberación de presión libera presión desde el alimentador (2) a la atmósfera.

9. Sistema de control de presión según la reivindicación 8, en el que la línea (6) de liberación de presión tiene una sección transversal ensanchada en la parte de su extremo.

10. Sistema de control de presión según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el diferencial de presión entre el reactor (1) y el alimentador (2) se mide, preferentemente de forma continua, mediante un transmisor (9) de presión diferencial.

11. Sistema de control de presión según la reivindicación 10, en el que el transmisor (9) y las válvulas (7, 8) de control están conectados a un dispositivo de control (10).

12. Sistema de control de presión según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la alimentación se regula en el reactor desde el alimentador (2), usando un dispositivo de regulación.

13. Sistema de control de presión según la reivindicación 12, en el que el dispositivo de regulación es un disco de regulación que gira sobre una placa de desgaste.

14. Sistema de control de presión según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la alimentación se introduce en el reactor (1) de forma continua o intermitente.

15. Reactor que posee un sistema de control de presión según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

16. Procedimiento para llevar a cabo una reacción química en un reactor que posee un sistema de control de presión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.