ES2562491T3 - Separación de partículas de polímero y diluyente vaporizado en un ciclón - Google Patents

Abstract

Un proceso de producción de partículas de polímero solidas, comprendiendo el proceso: polimerizar, en una zona de reacción de bucle, al menos un monómero para producir una suspensión de fluido que comprende partículas de polímero solidas en un medio líquido; extraer continuamente una porción de la suspensión, que comprende extraer medio líquido y extraer partículas de polímero sólidas, como un producto intermedio del proceso; hacer pasar el producto intermedio a través de un conducto calentado, produciendo un producto intermedio concentrado y un vapor; separar el vapor del producto intermedio concentrado por medio de la fuerza centrífuga en un ciclón; y hacer pasar el producto intermedio concentrado a una zona de recepción.

Description

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DESCRIPCION

Separacion de partlcuias de pollmero y diluyente vaporizado en un ciclon CAMPO TECNICO

La presente invention se refiere a la polimerizacion de monomeros oieflnicos en un medio ilquido.

ANTECEDENTES DE LA TECNICA

Las polimerizaciones por adicion pueden llevarse a cabo en un llquido que es un disolvente para el pollmero resultante. Cuando en la decada de los cincuenta estuvieron por primera vez disponibles de forma comercial los pollmeros de etileno de alta densidad (lineales), este fue el procedimiento usado. Pronto se descubrio que un modo mas eficiente de producir tales pollmeros era llevar a cabo la polimerizacion en condiciones de suspension. De forma mas especlfica, la tecnica de polimerizacion de election se convirtio en la polimerizacion en suspension continua en un reactor de bucle tubular retirando el producto a traves de ramas de sedimentation que operan de una forma discontinua para recuperar producto. Esta tecnica ha disfrutado de exito internacional habiendose producido miles de millones de kilogramos de pollmeros de etileno al ano. Con este exito ha llegado el deseo, en determinadas circunstancias, de construir un menor numero de grandes reactores en contraposition a un gran numero de pequenos reactores para una capacidad de planta dada.

El producto tambien puede retirarse de forma continua. Sin embargo, al retirar el producto, el diluyente se separa de las partlculas de pollmero solidas de modo que pueden recuperarse las partlculas de pollmero solidas. Se han propuesto diversas disposiciones de evaporation instantanea y/o se han usado para evaporar de forma instantanea el diluyente. En general, es deseable separar el diluyente de modo tal que este pueda ser reciclado de forma sencilla y asequible al reactor de bucle.

De acuerdo con el documento US-A-6420497 se describe un aparato de polimerizacion de olefinas en el que monomero, diluyente y catalizador se hacen circular en un reactor de bucle tubular continuo y se recupera una suspension de producto intermedio a traves de un medio de retirada continua de producto. La suspension de producto intermedio se hace pasar a un hidrociclon para estratificar las partlculas de pollmero en funcion de su tamano. En la parte superior se extrae una suspension que contiene fundamentalmente finos y se devuelve a la zona de reaction. La suspension que contiene fundamentalmente finos se devuelve preferiblemente a la zona de polimerizacion justo corriente arriba de la bomba de circulation y en una realization preferida esta presion diferencial es la unica fuerza motriz para la separacion en el hidrociclon. En otra realizacion, la suspension de producto de la parte inferior del hidrociclon se hace pasar a un separador solido-llquido en el que los solidos sedimentan en el fondo y se recicla esencialmente diluyente exento de pollmero. En otra realizacion, la suspension de producto intermedio se extrae a traves de una rama de sedimentacion conica. Debido a la naturaleza convergente de la rama, cuando el pollmero es extraldo la velocidad aumenta de forma progresiva desde la entrada a la salida de la rama, evitando de este modo la acumulacion de pollmero.

El documento US-A-2003027945 describe un proceso y un aparato para hacer pasar un efluente de polimerizacion, que comprende pollmero solido, monomero sin reaccionar, diluyente y cantidades minoritarias de contaminantes, a una camara de evaporacion instantanea de alta presion en la que la mayorla de los componentes fluidos se someten a evaporacion instantanea y en la que una corriente de deslizamiento que comprende diluyente y cantidades minoritarias de monomero se separa del grueso de los componentes fluidos evaporados. La corriente de deslizamiento se somete a una retirada de olefinas para dar una corriente esencialmente exenta de olefinas para reciclar a una zona de preparation de solidos de catalizador. El grueso de los componentes fluidos evaporados se recicla directamente de vuelta a la zona de polimerizacion sin una costosa retirada de olefina, aunque puede llevarse a cabo opcionalmente un tratamiento para retirar otros contaminantes. El pollmero y el fluido atrapado se hacen pasar a una zona de evaporacion de baja presion en la que los fluidos son separados, comprimidos y unidos a los componentes de la evaporacion instantanea procedentes del deposito de evaporacion instantanea de alta presion. Debido a que los gruesos de los fluidos son retirados en el evaporador de alta presion, la compresion y enfriamiento de los fluidos producto antes de reciclar se mantiene al mlnimo.

De acuerdo con el documento WO-A-2004026914 los solidos polimericos se mantienen en una zona de presion intermedia durante un tiempo de residencia de solidos polimericos deseado y a continuation son transferidos a una zona de purga u otra zona de baja presion. Un aumento en el tiempo de residencia de los solidos polimericos en la zona de presion intermedia permite evaporar o separar mas diluyente, evitando o reduciendo de este modo la necesidad de una zona de evaporacion instantanea de baja presion. Puede disponerse una camara de polvos entre la zona de presion intermedia y una zona de baja presion. Puede usarse un deposito de transporte para transportar solidos polimericos despues de la zona de presion intermedia.

De acuerdo con el documento WO-A-2004026455, se prepara una suspension de catalizador para un reactor de polimerizacion en un deposito de mezcla y la suspension de catalizador se alimenta a uno o mas depositos de almacenamiento. Los depositos de almacenamiento pueden incluir agitadores de modo que la suspension de catalizador se mantenga en una relation solido a llquido esencialmente homogenea. Desde el deposito o depositos de almacenamiento, la suspension de catalizador puede bombearse al reactor de polimerizacion a traves de una via de

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paso de fluido provista de un caudallmetro. El flujo de la suspension de catalizador puede ser continuo y/o ajustarse en base a un parametro medido. La suspension de catalizador puede alimentarse de forma continua y fiable al reactor de polimerizacion.

De acuerdo con el documento US-A-5575979 se proporciona un aparato y un procedimiento de separacion de diluyentes de pollmeros solidos en un efluente extraldo de un reactor de polimerizacion. La separacion utiliza una camara de evaporacion instantanea de dos etapas que conlleva una primera evaporacion instantanea de presion intermedia y una segunda evaporacion instantanea de menor presion, produciendose la primera evaporacion instantanea de presion intermedia en un recipiente ciclonico que tiene un deposito de solidos ampliado. El efluente de pollmero se retira del reactor de bucle a una rama de sedimentacion que esta conectada en comunicacion de fluido con el reactor.

El documento US-A-6262191 describe un proceso y un aparato para hacer pasar un efluente de polimerizacion, que comprende pollmero solido, monomero sin reaccionar, diluyente y cantidades minoritarias de contaminantes a una camara de evaporacion instantanea de alta presion en la que la mayorla de los componentes fluidos se someten a evaporacion instantanea y en la que una corriente de deslizamiento que comprende diluyente y cantidades minoritarias de monomero se separa del grueso de los componentes fluidos evaporados. La corriente de deslizamiento se somete a una retirada de olefinas para dar una corriente esencialmente exenta de olefinas para reciclar a una zona de preparacion de solidos de catalizador. El grueso de los componentes fluidos evaporados se recicla directamente de vuelta a la zona de polimerizacion sin una costosa retirada de olefina, aunque puede llevarse a cabo opcionalmente un tratamiento para retirar otros contaminantes. El pollmero y el fluido atrapado se hacen pasar a una zona de evaporacion de baja presion en la que los fluidos son separados por evaporacion, comprimidos y unidos a los componentes de la evaporacion instantanea procedentes del deposito de evaporacion instantanea de alta presion.

El documento US-A-20030130442 describe un proceso en el que se lleva a cabo un proceso de polimerizacion en un reactor de bucle. La suspension de polimerizacion puede retirarse del reactor de bucle por descarga continua a traves de un conducto de descarga. El efluente de polimerizacion pasa desde el conducto de descarga a una valvula de descarga a un conducto que esta provisto de un calentador en llnea y entra en un primer deposito de evaporacion instantanea que separa medio llquido vaporizado de suspension/solidos polimericos. El conducto tiene un medio de intercambio de calor indirecto tal como un calentador en llnea en la evaporacion instantanea. El medio llquido vaporizado que comprende diluyente y monomeros sin reaccionar sale del primer deposito de evaporacion instantanea a traves del conducto de transferencia a traves del cual este pasa a un separador, tal como un ciclon.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona un proceso de produccion de partlculas de pollmero solidas. El proceso incluye polimerizar, en una zona de reaccion de bucle, al menos un monomero para producir una suspension de fluido que comprende partlculas de pollmero solidas en un medio llquido (por ejemplo, un diluyente llquido). Una porcion de la suspension se extrae de forma continua como producto intermedio del proceso, tal como usando un apendice hueco alargado. La porcion extralda (el producto intermedio) se hace pasar a traves de un conducto calentado, produciendo un producto intermedio concentrado y diluyente vaporizado. El producto intermedio concentrado y el diluyente vaporizado se separan por medio de la fuerza centrlfuga en un ciclon, y el producto intermedio concentrado se hace pasar a una zona de recepcion.

En el presente proceso, al menos aproximadamente un 75 % del diluyente vaporizado (u otro medio vaporizado) puede separarse del producto intermedio concentrado en el ciclon. De forma alternativa, al menos aproximadamente un 90 % del diluyente vaporizado (u otro medio vaporizado) puede separarse del producto intermedio concentrado en el ciclon. De forma alternativa, al menos aproximadamente un 95 % del diluyente vaporizado (u otro medio vaporizado) puede separarse del producto intermedio concentrado en el ciclon. De forma alternativa, al menos aproximadamente un 99 % del diluyente vaporizado (u otro medio vaporizado) puede separarse del producto intermedio concentrado en el ciclon. De forma alternativa, al menos aproximadamente un 99,9 % del diluyente vaporizado (u otro medio vaporizado) puede separarse del producto intermedio concentrado en el ciclon.

En lugar de caracterizar la eficiencia del ciclon basandose en la separacion de diluyente, se puede caracterizar la eficiencia del ciclon basandose en la separacion de solidos de la corriente gaseosa. En el presente procedimiento, al menos aproximadamente un 90 % de los solidos polimericos puede separarse del medio llquido en el ciclon. De forma alternativa, al menos aproximadamente un 95 % de los solidos polimericos puede separarse del medio llquido en el ciclon. De forma alternativa, al menos aproximadamente un 99 % de los solidos polimericos puede separarse del medio llquido en el ciclon. De forma alternativa, al menos aproximadamente un 99,9 % de los solidos polimericos puede separarse del medio llquido en el ciclon. La eficiencia de separacion de solidos puede ser muy alta (99,99 % o superior, por ejemplo 99,999 %)), pero la eficiencia depende en parte de la distribucion del tamano de partlculas.

El proceso tambien puede incluir hacer pasar el diluyente llquido vaporizado (u otro medio vaporizado) desde el ciclon a un filtro y filtrar partlculas de pollmero finas del diluyente vaporizado separado. El diluyente vaporizado separado (u otro medio vaporizado) que sale del ciclon antes de alcanzar el filtro puede contener menos de aproximadamente un 95 % en peso de partlculas de pollmero finas, de forma alternativa menos de aproximadamente un 99 % en peso de partlculas de pollmero finas, de forma alternativa menos de aproximadamente un 99,9 % en peso de partlculas de

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pollmero finas, de forma alternativa menos de aproximadamente un 99,99 % en peso de partlcuias de pollmero finas, de forma alternativa menos de aproximadamente un 99,999 % en peso de partlcuias de pollmero finas.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invention, se proporciona un aparato de reactor de bucle. El aparato incluye un reactor de bucle tubular adaptado para llevar a cabo un proceso de polimerizacion de olefinas que comprende polimerizar al menos un monomero oleflnico para producir una suspension de fluido que comprende partlculas de pollmero oleflnico solidas en un medio llquido (por ejemplo, un diluyente llquido). El aparato tambien incluye al menos un apendice hueco alargado (por ejemplo, una tuberla de 51 mm (2 pulgadas)) en comunicacion de fluido directa con el reactor de bucle tubular. El aparato tambien incluye una llnea de evaporation instantanea en comunicacion de fluido con el apendice hueco alargado. La llnea de evaporacion instantanea esta rodeada por un conducto adaptado para el calentamiento indirecto. El aparto tambien incluye un ciclon en comunicacion de fluido con la llnea de evaporacion instantanea. La llnea de evaporacion instantanea descarga al ciclon.

El aparato de reactor de bucle puede incluir tambien una primera camara en comunicacion de fluido con el ciclon, una segunda camara en comunicacion de fluido con la primera camara, una primera valvula dispuesta entre la primera camara y la segunda camara, y una columna de purga, y un controlador para operar la primera valvula y la valvula de la segunda camara de modo que las valvulas no esten abiertas al mismo tiempo. El ciclon puede tener una salida de vapor y una salida de solidos. El aparato de reactor de bucle puede incluir tambien un filtro de partlculas de pollmero finas conectado de forma fluida al ciclon. El aparato de reactor de bucle puede incluir tambien un embudo (pieza de tuberla de transition) entre la llnea de evaporacion instantanea y el ciclon.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

FIG. 1 es una vista de un reactor de bucle y un sistema de recuperation de pollmero;

FIG. 2 es una section transversal a lo largo de la llnea 2-2 de la FIG. 1 que muestra un apendice de retirada continua;

FIG. 3 es una seccion transversal a lo largo de la llnea 3-3 de la FIG. 2 que muestra una disposition de valvula de piston en el conjunto de retirada continua;

FIG. 4 es una seccion transversal de una localization tangencial para el conjunto de retirada continua;

FIG. 5 es una vista lateral de un codo del reactor de bucle que muestra una rama de sedimentation y conjuntos de retirada continua;

FIG. 6 es una seccion transversal a lo largo de la llnea 6-6 de la FIG. 5 que muestra la orientation de los dos conjuntos de retirada continua;

FIG. 7 es una vista lateral que muestra otra orientacion para el conjunto de retirada continua;

FIG. 8 es una vista en seccion transversal del mecanismo de impulsion;

FIG. 9 es una vista que muestra otra configuration para los bucles en los que los segmentos superiores 14a son semiclrculos de 180 grados y en los que segmentos verticales son al menos dos veces mas largos que los segmentos horizontales; y

FIG. 10 es una vista que muestra el eje mayor dispuesto horizontalmente;

FIG. 11 es una vista de un sistema de recuperacion corriente bajo;

FIGS. 12(a) y 12(b) son vistas desde arriba y lateral, respectivamente, de un separador ciclonico.

MEJOR MODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCION

De forma sorprendente, se ha encontrado que la retirada continua de suspension de producto en una reaction de polimerizacion de olefinas llevada a cabo en un reactor de bucle en presencia de un diluyente inerte permite la operation del reactor a una concentration de solidos mucho mayor. La production comercial de pollmeros fundamentalmente, etileno, en isobutano como diluyente ha estado limitada en general (en el pasado) a una concentracion de solidos maxima en el reactor de 37 a 40 % en peso. Sin embargo, se encontro que la retirada continua permitla incrementos significativos en la concentracion de solidos. Por otro lado, la propia retirada continua conlleva un cierto incremento en el contenido en solidos al comparar con el contenido en el reactor del cual se retira producto debido a la colocation del apendice de retirada continua que retira de forma selectiva una suspension de un estrato en el que los solidos estan mas concentrados. Por ello, son posibles concentraciones mayores de un 40 % en peso de acuerdo con la presente invencion. A lo largo de la presente solicitud, el peso de catalizador es indiferente puesto que la productividad, en particular con oxido de cromo sobre sllice, es extremadamente alta.

Tambien de forma sorprendente, se ha encontrado que mayores velocidades de circulation con circulation mas agresiva con correspondientes mayores concentraciones de solidos, no se corresponden con mayores solidos pero pueden ser posibles con el empleo de altas velocidades de circulacion. De hecho, una circulacion mas agresiva en

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combinacion con la retirada continua, puede retirar del reactor mediante la retirada continua concentraciones de solido mayores de 50 % en peso. Por ejemplo, la retirada continua puede permitir facilmente operar a 5-6 puntos porcentuales mayores; es decir, el reactor puede ajustarse para elevar facilmente los solidos en un 10 por ciento; y la circulacion mas agresiva puede facilmente anadir otros 7-9 puntos porcentuales que colocan al reactor por encima del 50 por ciento. Pero, debido a que la retirada continua se dispone para retirar suspension de un estrato en la corriente que tiene una concentracion de solidos mayor que la media, el producto realmente recuperado tiene una concentracion aproximadamente 3 puntos porcentuales (o mas) mayor que la media de la suspension del reactor. Asl, la operation puede aproximarse a una concentracion de suspension efectiva de 55 por ciento en peso o superior, es decir, 52 por ciento de media en el reactor y la retirada de un componente que es realmente de un 55 por ciento (es decir, 3 puntos porcentuales) o superior.

Se debe recalcar que en una operacion comercial un aumento de tan solo un punto porcentual en la concentracion de solidos es significativo. Por tanto, ir de un 37-40 por ciento de media de concentracion en solidos en el reactor a incluso un 41 es importante; asl, ir a mas de un 50 es realmente destacable.

La presente invention puede aplicarse a cualquier polimerizacion de olefinas en un reactor de bucle que produce una suspension producto de pollmero y diluyente de monomero sin reaccionar (en el caso de polipropileno) o (monomero sin reaccionar y diluyentes en el caso de polietileno). En el caso de polipropileno no se emplea diluyente. Monomeros oleflnicos adecuados son 1-olefinas que tienen hasta 8 atomos de carbono por molecula y no tienen ramificaciones mas cerca del doble enlace que en la position 4. La invencion es particularmente adecuada para la homopolimerizacion de etileno y la copolimerizacion de etileno y una 1-olefina superior tal como buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno o 1-deceno. Se prefiere en especial etileno y 0,01 a 10 por ciento en peso, de forma alternativa 0,01 a 5 por ciento en peso, de forma alternativa 0,1 a 4 por ciento en peso de olefina superior basada en el peso total de etileno y comonomero. De forma alternativa, puede usarse comonomero suficiente para dar las cantidades antes descritas de incorporation de comonomero en el pollmero.

La presente invencion puede aplicarse a cualquier polimerizacion en suspension en un medio llquido. La invencion es particularmente aplicable a polimerizaciones de olefinas en un diluyente llquido en el que el pollmero resultante es en su mayor parte insoluble en las condiciones de polimerizacion. De la forma mas particular, la invencion puede aplicarse a cualquier polimerizacion de olefinas en un reactor de bucle que utilice un diluyente para producir una suspension de solidos polimericos y diluyente llquido.

Diluyentes adecuados (en contraposition a disolventes o monomeros) son bien conocidos en la tecnica e incluyen compuestos hidrocarbonados que son inertes y llquidos en las condiciones de reaction. Compuestos hidrocarbonados adecuados incluyen isobutano, propano, n-pentano, i-pentano, neopentano y n-hexano, siendo especialmente preferido isobutano.

Ademas, las presentes tecnicas pueden emplearse cuando el monomero sin reaccionar es el medio llquido para la polimerizacion. Por ejemplo, las presentes tecnicas pueden usarse para la polimerizacion de propileno cuando el medio llquido es propileno y el diluyente inerte no esta presente en una cantidad sustancial. Un diluyente puede aun usarse para el catalizador. Para ilustracion, pero sin limitation, la presente invencion se describira en relation con un proceso para polipropileno usando un diluyente inerte como medio llquido, pero se sobreentiende que la presente invencion puede emplearse tambien cuando el monomero se usa como medio llquido y adoptarla el lugar del diluyente en las siguientes descripciones.

Catalizadores adecuados son bien conocidos en la tecnica. Particularmente adecuado es el oxido de cromo en un soporte tal como sllice que se ha descrito ampliamente, por ejemplo, en la patente estadounidense numero 2.825.721. La referencia en la presente memoria a soportes de sllice pretende abarcar tambien cualquier soporte que contenga sllice conocido tal como, por ejemplo, sllice-alumina, sllice-titania y sllice-alumina-titania. Tambien puede usarse cualquier otro soporte conocido tal como fosfato de aluminio. La invencion tambien es aplicable a polimerizaciones que usan catalizadores organometalicos incluyendo los denominados con frecuencia en la tecnica como catalizadores de Ziegler (o catalizadores de Ziegler-Natta) y catalizadores metalocenicos.

Haciendo referencia ahora a los dibujos, la FIG. 1 muestra un reactor de bucle 10 que tienen segmentos verticales 12, segmentos horizontales superiores 14 y segmentos horizontales inferiores 16. Estos segmentos horizontales superiores e inferiores definen zonas superior e inferior del flujo horizontal. El reactor es refrigerado por medio de dos intercambiadores de calor tubulares formados por la tuberla 12 y la camisa 18. Cada segmento esta conectado al segmento siguiente por una curva o codo 20 suave, proporcionando de este modo un trayecto de flujo continuo sustancialmente exento de obstrucciones internas. La mezcla de polimerizacion se hace circular por medio del impulsor 22 (mostrado en la FIG. 8) accionado por el motor 24. El monomero, comonomero, si hay, y el diluyente de aporte se introducen a traves de las llneas 26 y 28, que respectivamente pueden entrar en el reactor directamente en una o una pluralidad de localizaciones o pueden combinarse con la llnea 30 de reciclado de diluyente condensado como se muestra. El catalizador se introduce a traves del medio de introduction de catalizador 32 que proporciona una zona (localization) para la introduccion de catalizador. El apendice hueco alargado para retirar continuamente una suspension de producto intermedio esta denominado de forma generica por el caracter de referencia 34. El mecanismo de retirada continua 34 esta localizado en, o adyacente a un extremo corriente abajo de una de las secciones 16 del bucle del reactor horizontal inferior, o en un codo de conexion 20.

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El apendice de retirada continua se muestra en el extremo corriente abajo de un segmento horizontal inferior del reactor de bucle que es la localizacion preferida. La localizacion puede estar en una zona proxima al ultimo punto en el bucle en el que el flujo gire hacia arriba antes del punto de introduccion de catalizador para permitir al catalizador nuevo el maximo tiempo posible en el reactor antes de su primer paso al punto de retirada. Sin embargo, el apendice de retirada continua puede estar localizado en cualquier segmento o cualquier codo.

Ademas, el segmento del reactor al que esta unido el apendice de retirada continua puede ser de un diametro mayor para ralentizar el flujo y por ello permitir adicionalmente la estratificacion del flujo de modo que el producto que sale pueda tener una concentracion de solidos incluso mayor.

La suspension de producto intermedio extralda continuamente se hace pasar a traves del conducto 36 a una primera camara, por ejemplo, una camara de evaporation instantanea 38 de alta presion. El conducto 36 incluye un conducto circundante 40 que esta provisto con un fluido calentado que proporciona calentamiento indirecto al material de la suspension en un conducto 36 de la llnea de evaporacion instantanea. El diluyente vaporizado sale de la camara de evaporacion instantanea 38 a traves del conducto 42 para el posterior procesado que incluye condensation por un intercambiador de calor simple usando el condensador de reciclado 50 y se devuelve al sistema, sin necesidad de compresion, a traves de la llnea 30 de diluyente reciclado. El condensador de reciclado 50 puede utilizar cualquier fluido de intercambio de calor adecuado conocido en la tecnica en condiciones conocidas en la tecnica. Sin embargo, preferiblemente se usa un fluido a una temperatura que puede proporcionarse de forma economica. Un intervalo de temperatura adecuado para este fluido varla de aproximadamente 0 °C (32 °F) a aproximadamente 93 °C (200 °F), de forma alternativa de aproximadamente 21 °C (70 °F) a aproximadamente 38 °C (100 °F). Las partlculas de pollmero son extraldas de la camara de evaporacion instantanea 38 de alta presion a traves de la llnea 44 para el posterior procesado usando tecnicas conocidas en la tecnica. Preferiblemente se hacen pasar a una camara de evaporacion instantanea 46 de baja presion y a continuation se recuperan como pollmero producto a traves de la llnea 48. El diluyente separado pasa a traves del compresor 47 a la llnea 42. Este diseno de evaporacion instantanea de alta presion se describe ampliamente en Hanson and Sherk, patente estadounidense numero 4.424.341. En la patente estadounidense numero 4.424.341, se proporciona un procedimiento de recuperation de solidos polimericos de un efluente de polimerizacion que comprende una suspension de los solidos polimericos en un diluyente llquido. El procedimiento comprende calentar el efluente y vaporizar el diluyente en el efluente calentado exponiendo el efluente calentado a una calda de presion en una primera etapa de evaporacion instantanea. La presion y temperatura del efluente calentado en la primera etapa de evaporacion instantanea son tales que se vaporizara una mayor cantidad de diluyente y el vapor puede condensarse sin compresion por intercambio termico con un fluido que tiene una temperatura en el intervalo de aproximadamente 4 °C (40 °F) a aproximadamente 54 °C (130 °F). El diluyente vapor se separa de los solidos polimericos y a continuacion se condensa si compresion por el intercambiador de calor con un fluido que tiene una temperatura en el intervalo de aproximadamente 4 °C (40 °F) a aproximadamente 54 °C (130 °F). Los solidos polimericos de la primera etapa de evaporacion instantanea se someten a continuacion a una etapa de evaporacion instantanea de menor presion para vaporizar diluyente que queda adicional, si hay, y el diluyente vapor y el pollmero se separan.

De forma sorprendente, se han encontrado que la retirada continua no solo permite una mayor concentracion de solidos corriente arriba en el reactor, sino que tambien permite una mejor operation de la camara de evaporacion instantanea de alta presion, permitiendo as! que la mayor parte del diluyente extraldo sea separado por evaporacion instantanea y reciclado sin compresion. De hecho, de un 70 a 90 por ciento del diluyente puede recuperarse generalmente de este modo. Preferiblemente, 90 a 95 por ciento o mas, de forma alternativa 90 a 99 por ciento o mas, de forma alternativa 90 a 99,9 por ciento o mas, del diluyente se reserva de este modo. Debido a que el flujo es continuo en lugar de intermitente, los calentadores de la llnea de evaporacion instantanea funcionan mejor. Ademas, las llneas de evaporacion instantanea pueden disenarse con un valor apropiado de perdida de presion para conseguir altas velocidades y altos coeficientes de transferencia de calor y limitar el flujo maximo. En tales disenos, la presion de salida del conjunto de retirada continua (CTO) sera mayor que la que serla en caso contrario. La perdida de presion despues de la valvula de retirada continua (que regula la velocidad del flujo continuo que sale del reactor) no es tan drastica como la perdida de presion despues de la valvula de encendido de una rama de sedimentation. Con ramas de sedimentation, la temperatura de la suspension en la llnea de evaporacion instantanea es mayor, y se transfiere menos calor a la suspension, haciendo menos eficiente el calentador de la llnea de evaporacion instantanea.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invention, el calentador de la llnea de evaporacion instantanea descarga a un ciclon que separa diluyente vaporizado de solidos polimericos. El ciclon puede estar conectado a un deposito de evaporacion instantanea o un receptor de polvo como se muestra en la FIG. 11, que se describe con mas detalle mas adelante.

La FIG. 2 muestra el codo 20 con un mecanismo de retirada continua 34 con mayor detalle. El mecanismo de retirada continua comprende un cilindro de retirada 52, una llnea de extraction de suspension 54, una valvula de corte 55 de emergencia, una valvula de motor proporcional 58 para regular el flujo y una llnea 60 de rociado. El reactor funciona lleno de “llquido”. Debido al monomero disuelto el llquido tiene una compresibilidad ligera, permitiendo de este modo controlar la presion del sistema lleno de llquido con una valvula. La entrada de diluyente se mantiene por lo general constante, usandose la valvula de motor proporcional 58 para controlar la tasa de extraccion continua para mantener la presion total del reactor dentro de los puntos de consigna de diseno.

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La FIG. 3, que esta tomada a lo largo de la llnea de la seccion 3-3 de la FIG. 2, muestra la curva suave o codo 20 que tiene asociado con el mecanismo de retirada continua 34 con mayor detalle, siendo as! el codo 20 un codo que porta un apendice. Como se muestra, el mecanismo comprende un cilindro de retirada 52 unido, en este caso, con un angulo recto a una tangente de la superficie exterior del codo. Del cilindro de retirada 52 sale una llnea de extraccion de suspension 54. En el cilindro de retirada 52 hay dispuesta una valvula de piston 62 que sirve para dos propositos. Primero, primero proporcionar un mecanismo de limpieza sencillo y fiable para el cilindro de retirada si alguna vez se ensucia con el pollmero. Segundo, puede servir como una valvula de corte sencilla y fiable para todo el conjunto de retirada continua.

La FIG. 4 muestra una orientacion de union preferida para el cilindro de retirada 52 en el que esta fijado tangencialmente a la curvatura del codo 20 y en un punto justo antes de que el flujo de suspension gire hacia arriba. Esta abertura es ellptica a la superficie interior. Ademas, para mejorar la retirada de solidos, podrla realizarse un agradamiento.

La FIG. 5 muestra cuatro cosas. Primera, muestra una orientacion en angulo del cilindro de retirada 52. El cilindro de retirada se muestra a un angulo, alfa, respecto al plano que (1) es perpendicular a la llnea central del segmento horizontal 16 y (2) situado en el extremo corriente abajo del segmento horizontal 16. El angulo con este plano se toma en la direccion corriente abajo desde el plano. El vertice del angulo es el punto central del radio del codo como se muestra en la FIG.5. El plano puede describirse como el plano en seccion transversal del segmento horizontal. Aqul el angulo representado es de aproximadamente 24 grados. Segundo, muestra una pluralidad de apendices de retirada continua, 34 y 34a. Tercero, muestra un apendice, 34, orientado en un plano de la llnea central vertical del segmento inferior 16, y el otro, 34a, localizado en un angulo a dicho plano que se mostrara con mas detalle en la FIG. 6. Finalmente, muestra la combinacion de apendices de retirada continua 34 y una rama de sedimentacion 64 convencional para la extraccion del lote, si se desea.

En otra realizacion de la presente invencion, se proporciona un proceso de polimerizacion. El proceso comprende: 1) polimerizar, en una zona de reaccion de bucle, al menos un monomero oleflnico en un diluyente llquido para producir una suspension de fluido, donde la suspension de fluido comprende diluyente llquido y partlculas de pollmero oleflnico solidas; 2) extraer la suspension de fluido que comprende extraer diluyente llquido y extraer partlculas de pollmero solidas llevando a cabo de forma alternativa las siguientes etapas: a) dejar que la suspension de fluido sedimente en al menos una zona de sedimentacion y, a continuacion, extraer un lote de la suspension as! sedimentada de la zona de sedimentacion como producto intermedio del proceso, cerrando despues la valvula en la zona inferior de la zona de sedimentacion; y b) a continuacion extraer de forma continua la suspension de fluido que comprende extraer diluyente llquido y extraer partlculas de pollmero solidas como producto intermedio del proceso. En la etapa b) las condiciones del reactor pueden ajustarse durante la puesta en marcha para elevar los solidos en el reactor al menos en un 10 %.

Como puede apreciarse de los tamanos relativos, los cilindros de retirada continua son mucho menores que las ramas de sedimentacion convencionales. Con todo, tres apendices de retirada continua de 51 mm (2 pulgadas) de diametro pueden retirar mas suspension producto que ramas de sedimentacion de 200 mm (8 pulgadas) de DI. Esto es significativo puesto que con los grandes reactores de bucle comerciales actuales de 57-68 m3 (15.000-18.000 galones) de capacidad se usan seis ramas de sedimentacion de 200 mm (8 pulgadas). No es deseable aumentar el tamano de las ramas de sedimentacion debido a la dificultad de fabricar valvulas fiables para mayores diametros. Como se ha indicado antes, doblar el diametro de la tuberla aumenta el volumen cuatro veces y sencillamente no hay suficiente espacio para que puedan disponerse facilmente cuatro veces mas ramas de sedimentacion. Ademas, a mayor numero de grandes ramas de sedimentacion mas costoso y mas requerimientos de esquema de control complicado que los dispositivos de retirada continua mas pequenos. Por ello, la invencion hace posible la operacion de reactores mas grandes y mas eficientes. Por la presente invencion son posibles reactores de 76 m3 (20.000 galones) o mayores, e incluso 114 m3 (30.000 galones) o mayores. En general, los cilindros de retirada continua tendran un diametro interno nominal en el intervalo de 25 mm (1 pulgada) a menos de 200 mm (8 pulgadas). Preferiblemente, tendran aproximadamente 25-76 mm (2-3 pulgadas) de diametro interno. Ademas, los cilindros de retirada continua menores tienen generalmente menos riesgo que las mas numerosas ramas de sedimentacion de mayor diametro. Esto se debe a que si se produce un fallo en las tuberlas, se ve implicada una tuberla pequena y por ello menor relacion de perdidas de compuesto hidrocarbonado. Ademas, los cilindros de retirada continua tienen una menor tendencia a taponarse y, por ello, a implicarse en procedimientos de mantenimiento peligrosos.

La FIG. 6 esta tomada a lo largo de la llnea de la seccion 6-6 de la FIG. 5 y muestra el cilindro de retirada continua 34a unido en un lugar que esta orientado en un angulo, beta, a un plano vertical que contiene la llnea central del reactor. A este plano puede hacerse referencia como el plano central vertical del reactor. Este angulo puede tomarse desde cualquier lado del plano o desde ambos lados si este no es cero. El vertice del angulo esta situado en la llnea central del reactor. El angulo esta contenido en un plano perpendicular a la llnea central del reactor como se muestra en la FIG. 6.

Se aprecia que hay tres conceptos de orientacion aqul. El primero es la orientacion de union, es decir, tangencial como en la FIG. 4 y perpendicular como en la FIG. 2 o 7 o cualquier angulo entre estos dos llmites de 0 y 90 grados. El segundo es la orientacion relativa a que distancia esta la curva del codo de la union como se representa por el angulo alfa (FIG. 5). Este puede ser cualquiera entre 0 y 60 grados pero preferiblemente es de 0 a 40 grados, mas preferiblemente de 0 a 20 grados. El tercero es el angulo, beta, desde el plano central del segmento longitudinal (FIG.

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6). Este angulo puede ser de 0 a 60 grados, preferiblemente de 0 a 45 grados, mas preferiblemente de 0 a 20 grados.

La FIG. 7 muestra una realizacion en la que el cilindro de retirada continua 52 tiene una orientacion de union de perpendicular, una orientacion alfa de 0 (inherente puesto que esta en el extremo, pero todavla en la seccion recta) y una orientacion beta de 0, es decir, es recta en el plano de la llnea central vertical del segmento horizontal inferior 16.

La FIG. 8 muestra con detalle el medio de impulsion 22 para mover de forma continua la suspension a lo largo de su trayecto de flujo. Como puede apreciarse en esta realizacion, el impulsor esta en una seccion ligeramente ampliada de tuberla, que sirve como zona de propulsion para los reaccionantes circulantes. Preferiblemente el sistema es operado para generar una diferencia de presion manometrica de al menos 124 kPa (18 psig) preferiblemente al menos 138 kPa (20 psig), mas preferiblemente al menos 152 kPa (22 psig) entre los extremos corriente arriba y corriente abajo de la zona de propulsion en un reactor de 65,96 cm (2 pies) de diametro nominal con una longitud de trayecto de flujo total de aproximadamente 290 m (950 pies) usando isobutano para preparar fundamentalmente pollmeros de etileno. Una presion manometrica de hasta 345 kPa (50 psig) o mas es posible. Esto puede realizarse controlando la velocidad de rotacion del impulsor, reduciendo el hueco entre el impulsor y la pared interna de la cubierta de la bomba o usando un diseno de impulsion mas agresivo como es conocido en la tecnica. Esta diferencia de presion mas elevada puede producirse tambien mediante el uso de al menos una bomba adicional.

En general, el sistema se opera para generar una diferencia de presion, expresada como perdida de presion por unidad de longitud del reactor, de al menos 2,13 cm (0,07 pies), en general 2,13 a 4,57 cm (0,07 a 0,15 pies) de perdida de presion en altura de la suspension por pie de longitud del reactor para un reactor con un diametro nominal de 60,96 cm (24 pulgadas). Preferiblemente, esta perdida de presion por longitud unitaria es de 0,09 a 0,11 para un reactor de 60,96 cm (24 pulgadas) de diametro interno. Para mayores diametros, es necesaria una mayor velocidad de la suspension y una mayor perdida de presion por unidad de longitud. Esto supone que la densidad de la suspension varla en general de aproximadamente 0,5-0,6.

La FIG. 9 muestra los segmentos superiores como semiclrculos a 180 grados que es la configuracion preferida. Los segmentos verticales son al menos del doble de longitud, en general aproximadamente de siete a ocho veces la longitud de los segmentos horizontales. Por ejemplo, el trayecto de flujo vertical puede ser de 58-69 m (190-225 pies) y los segmentos horizontales 7,6-9,1 m (25-30 pies) en la longitud del trayecto de flujo. Puede emplearse cualquier numero de bucles ademas de los cuatro representados aqul y los ocho representados en la FIG. 1, pero por lo general se usan cuatro u ocho. La referencia a un diametro nominal de dos pies se refiere a un diametro interno de aproximadamente 556 mm (21,9 pulgadas). La longitud de flujo es por lo general mayor de 152 m (500 pies), en general mayor de 274 m (900 pies), siendo bastante satisfactorio 286-610 m (940 a 2000 pies).

La FIG. 10 muestra un reactor de bucle 11 horizontal que incluye segmentos horizontales y segmentos curvados y verticales rectos. Los segmentos verticales definen zonas de flujo vertical. El reactor esta refrigerado por medio de dos intercambiadores de calor tubulares formados por la tuberla 12 y la camisa 18. Como se muestra, cada segmento vertical recto esta conectado a un segmento horizontal por una curva suave o codo 20, proporcionando as! un trayecto de flujo continuo sustancialmente exento de obstrucciones internas. Como se muestra, los segmentos verticales curvados son semiclrculos de 180 grados que se extienden desde segmentos horizontales adyacentes, la cual es otra configuracion deseable, con tal que los segmentos verticales esten conectados a los segmentos horizontales.

En la FIG. 10, los segmentos horizontales son al menos del doble de longitud, en general de aproximadamente siete a ocho veces la longitud de los segmentos verticales. Por ejemplo, los segmentos horizontales pueden ser de 58-69 m (190-225 pies) en la longitud del trayecto de flujo y los segmentos verticales pueden ser de 7,6-9,1 m (25-30 pies) en la longitud del trayecto de flujo. Puede emplearse cualquier numero de bucles ademas de los cuatro representados aqul, pero por lo general se usan cuatro u ocho. La referencia a un diametro nominal de dos pies se refiere a un diametro interno de aproximadamente 556 mm (21,9 pulgadas). La longitud de flujo es por lo general mayor de 152 m (500 pies), en general mayor de 274 m (900 pies), siendo bastante satisfactorio 286-610 m (940 a 2000 pies).

El apendice de retirada continua 34 se muestra en el extremo corriente abajo de un segmento horizontal del reactor de bucle. La localization puede estar en una zona proxima al ultimo punto en el bucle en el que el flujo gira hacia arriba antes del punto de introduction de catalizador para permitir al catalizador nuevo el maximo tiempo posible en el reactor antes de que este pase primero a un punto de retirada. Sin embargo, el apendice de retirada continua puede estar localizado en cualquier segmento o cualquier codo.

El reactor de bucle horizontal de la FIG. 10 puede usarse como una alternativa al reactor de bucle vertical de las FIGS. 1 y 9 y en combination con cualquiera del resto de las caracterlsticas de la presente invention.

La FIG. 11 muestra una disposition para el sistema de recuperation corriente abajo para separar las partlculas de pollmero solidas del diluyente en la suspension de producto intermedio extralda del reactor de polimerizacion. Despues de que la suspension de producto intermedio se extrae del reactor, esta pasa a traves de uno o mas conductos 36. Los conductos 36 incluyen tlpicamente conductos 40 circundantes que estan provistos de un fluido calentado, formando de este modo calentadores en la llnea de evaporation instantanea para proporcionar un calentamiento indirecto a la suspension que viaja a traves de la llnea de evaporacion instantanea 36. Este calentador de la llnea de evaporacion instantanea calienta el efluente del reactor, o al menos previene un excesivo enfriamiento

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del efluente. El conducto 40 circundante puede ser esencialmente de la misma longitud que la llnea de evaporation instantanea 36. En algunos sistemas que utilizan un calentador de la llnea de evaporacion instantanea, algo o todo el diluyente se evaporara instantaneamente en la llnea de evaporacion instantanea 36 antes de la introduction en la camara de evaporacion instantanea 28. Sin embargo, los terminos “camara de evaporacion instantanea” y “deposito de evaporacion instantanea” se usan todavla con frecuencia para el deposito que sigue a la llnea de evaporacion instantanea, en la que el diluyente vaporizado se separa de los solidos polimericos. El “deposito de evaporacion instantanea” o “camara de evaporacion instantanea” se usan todavla aunque haya poca o nula evaporacion instantanea en el deposito de evaporacion instantanea si todo o sustancialmente todo el diluyente se vaporiza en la llnea de evaporacion instantanea. En algunos disenos que tienen las llneas de evaporacion instantanea que descargan a mayores presiones y sin dispositivos de secado corriente abajo, las llneas de evaporacion instantanea se disenan para que haya poca o nula perdida de presion al entrar en el deposito que sigue que no sea la asociada al flujo en la llnea a alta velocidad y que no cambia este flujo a medida que entra en el deposito. Tambien se contempla que todo u sustancialmente todo el diluyente se vaporice en el momento en el que el material extraldo alcanza el deposito despues de la llnea de evaporacion instantanea.

El conducto 36 puede estar rodeado por varias secciones de conducto 40 circundante para proporcionar mayor control sobre el calentamiento de la llnea de evaporacion instantanea. Por ejemplo, un calentador de la llnea de evaporacion instantanea puede tener 20 o mas secciones de conducto circundante, cada 6 o mas metros de longitud. Las secciones de calentador de la llnea de evaporacion instantanea pueden compartir un controlador de vapor, para efectuar el control de temperatura, o pueden tener controladores de vapor individuales. Como se describe en la patente estadounidense numero 4.424.341, el conducto 40 circundante estara provisto de vapor de baja presion para evitar la fusion de las partlculas de pollmero solidas que se desplazan a traves del conducto 36 de la llnea de evaporacion instantanea.

La suspension de producto intermedio pasa a traves del conducto 36 al equipo de separation corriente abajo. El calentador de las llneas de evaporacion instantanea puede descargar a un “embudo” 66 y un ciclon 68 como se muestra en la FIG. 11. El embudo 66 proporciona una zona en la que el material en una pluralidad de llneas de evaporacion instantanea 36 puede combinarse para formar una unica corriente que comprende diluyente y partlculas de pollmero solidas. Como tal, este embudo no necesita tener una abertura en la punta que sea mayor que la abertura de la parte inferior (como tiene un embudo domestico), sino que puede ser de cualquier forma o tamano que facilite la fusion de una o mas corrientes individuales en la entrada a una corriente combinada en la salida. Este embudo puede usarse para adaptar la corriente a las dimensiones de la entrada del ciclon convencional descrito mas adelante. Ademas, como las velocidades en las llneas de evaporacion instantanea son a veces muy altas, el embudo o pieza de transition puede usarse para ralentizar la suspension a velocidades aceptables para su uso en un ciclon. Ademas, el embudo puede disenarse de modo que haya mas de una entrada al ciclon o de modo que pudiera usarse mas de un ciclon.

Del embudo 66, la corriente unica puede alimentarse a un ciclon 68 en el que el diluyente vaporizado y otros componentes en fase vapor se separan de las partlculas de pollmero solidas. Un ciclon 68 separa vapor y solidos por medio de la fuerza centrlfuga. Los ciclones se usan ampliamente para la recogida de polvo as! como para una amplia diversidad de otras aplicaciones. (Vease Perry's Chemical Engineers' Handbook, Septima Ed., paginas 17-27). Las ilustraciones de Perry no representan el ciclon de alta eficiencia que se va a usar en este servicio. Un gas cargado de partlculas entra en una camara cillndrica o conica tangencialmente en uno o mas puntos y lo abandona a traves de una abertura central. Las partlculas, en virtud de su inercia, tenderan a moverse hacia la pared exterior del separador, desde la cual caen en una camara de reception. Un ciclon es similar a una camara de sedimentation, salvo porque la aceleracion gravitacional es al menos parcialmente reemplazada por la aceleracion centrlfuga. En un ciclon, el trayecto del gas implica un doble vortice, moviendose el gas en espiral hacia abajo en la parte externa y hacia arriba en la interna. El gas sale en la portion superior del ciclon, y los solidos salen en la portion inferior del ciclon.

El ciclon 68 puede operarse a una presion y temperatura similares a las usadas para las camaras de evaporacion instantanea de alta presion descritas antes. A modo de ejemplo adicional, el ciclon 68 puede operarse a las presiones y temperaturas empleadas de forma tlpica para una camara de evaporacion instantanea de presion, por ejemplo, la camara de evaporacion instantanea de presion intermedia de un sistema de evaporacion instantanea de dos etapas como el mostrado en Hanson y col., patente estadounidense numero 4.424.341. Preferiblemente, el ciclon o zona ciclonica pueden operarse a una presion en el intervalo de 689-10340 kPa (7-105 kg/cm2 / 100-1500 psia), de forma alternativa 862-1896 kPa (125-275 psia / 8,8-19 kg/cm2), de forma alternativa 1034-1724 kPa (150-250 psia / 10,5-17,6 kg/cm2), de forma alternativa 965-1310 kPa (140-190 psia / 9,8-13,4 kg/cm2), de forma alternativa aproximadamente 1172 kPa (170 psia /11,9 kg/cm2). El ciclon o zona ciclonica pueden operarse a una temperatura en el intervalo de 37,8-121°C (100-250°F), preferiblemente 54,4-110°C (130-230°F), mas preferiblemente 65,6-98,9°C (150-210°F) o 76,6-93,3°C (170-200°F). Los intervalos mas estrechos son particularmente adecuados para polimerizaciones usando comonomero de 1-hexeno y diluyente isobutano, siendo los intervalos mas amplios adecuados para comonomeros de 1-olefina superiores y diluyentes hidrocarbonados en general.

Dirigiendo las llneas de evaporacion instantanea al ciclon, puede conseguirse una mayor eficiencia de separacion y sustancialmente todos los solidos pueden separarse de la corriente vapor superior. La separacion completa del vapor de compuestos hidrocarbonados tiene lugar en la columna de purga. El ciclon puede estar conectado a un deposito de evaporacion instantanea o a un receptor de polvo 70 como se muestra en la FIG. 11. Debido a que una mayorla del

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vapor es separada por el ciclon 68, el receptor de polvo 70 puede ser mas pequeno que las camaras de evaporation instantanea o los separadores de gas de evaporacion instantanea que se han usado en el pasado. Por ejemplo, el volumen de un receptor de polvo ejemplo (la zona de reception) puede estar en el intervalo de 127,5 m3 (33,675 galones) ((33x71 cm (13”X28”) mas cono) mientras que el receptor de polvo serla de aproximadamente 51,1 m3 (13,500 gal) (con dimensiones aproximadas de 25,4x50,8 cm (10”X20”) mas cono), y ambos tendrlan una capacidad de diseno de 20.000 kg (44.000 libras) de producto polimerico intermedio descargado de la zona de reaction y procesado en el sistema de recuperation. Esto es para un sistema receptor de polvo para un reactor de bucle que tiene un volumen de 127 m3 (35.500 galones). El receptor de polvo 70 puede ser mas pequeno porque se usa poco o nada de espacio para separar gas de polvo. Otra ventaja es que en general no es necesaria una llnea que discurra en sentido descendente en el ciclon.

El diluyente vaporizado sale del ciclon 68 a traves del conducto 72 para el procesado posterior que puede incluir hacerlo pasar a traves de un filtro 74 de gas de evaporacion instantanea en el que se separan los finos del gas de la evaporacion instantanea. Los finos se hacen pasar por el filtro 74 usando valvulas de circulation 76a y 76b. El gas de evaporacion instantanea sale de la parte superior del filtro 74. El gas de evaporacion instantanea puede condensarse por intercambio de calor indirecto o por compresion y reciclado al reactor de polimerizacion o sistemas relacionados. Las partlculas de pollmero se extraen del receptor de polvo 70 y pasan a una camara de polvos 78. La camara de polvos 78 esta localizada despues del receptor de polvo 70, o mas particularmente despues de la valvula de control 80 que controla la salida del receptor de polvo. La valvula de control 80 puede ser una valvula de circulacion de bola situada corriente arriba de la camara de polvos 78 y puede estar situada una segunda valvula de circulacion de bola 82 corriente abajo de la camara de polvos 78. La camara de polvos 78 puede actuar como una camara de reduction, para reducir la presion del material que es transferido desde el receptor de polvo 70.

Las valvulas de circulacion operan de modo que la valvula superior se abre mientras que la inferior esta cerrada. Durante este perlodo, la camara de polvos 78 se llena con los solidos polimericos procedentes del receptor de polvo 70, hasta un nivel o cantidad deseada de solidos polimericos, para no superar la capacidad permitida maxima. De preferencia, la camara de polvos se llena totalmente. La velocidad a la cual el ciclo de la valvula se repite se varla para controlar el nivel de polvo en el receptor de polvo 70. Cuando se alcanza el nivel o cantidad deseada, la valvula superior 80 de cierra y se abre la valvula inferior 82, y los solidos polimericos se transfieren a un recipiente de presion relativamente baja, tal como una columna de purga. Estas etapas se repiten segun se necesite para transferir el material desde el receptor de polvo 70 a la columna de purga. Puede conectarse un controlador en la primera valvula y en la segunda valvula, y el controlador puede adaptarse para alternar la apertura de cada una de las valvulas.

Preferiblemente, el controlador de la valvula de circulacion puede usarse para mantener un nivel constante de producto polimerico intermedio en la parte inferior de la camara de evaporacion instantanea. Esto proporciona al diluyente en el pollmero producto tiempo para difundirse desde el interior de la partlcula a la superficie y vaporizarse. Ademas, mantener un nivel en la camara de evaporacion instantanea puede proporcionar a las valvulas de circulacion un “sello polimerico” tal que si el asiento de la valvula esta desgastado o no sella perfectamente el gas de la zona de alta presion (pero todavla mantiene la mayor parte del pollmero) de la zona de baja presion, todo el gas de alta presion que se fugue desde la zona de alta presion a la zona de baja presion tiene que pasar a traves del trayecto tortuoso del espacio vaclo entre las partlculas. Esto ralentiza la fuga de gas de alta presion a la zona de baja presion. Ambos puntos contribuyen a una eficiencia mejorada de la recuperacion de gas de evaporacion instantanea de alta presion a traves de la condensation sin compresion. Pueden usarse otros medios adecuados de operar las valvulas primera y segunda de modo que las valvulas no esten abiertas al mismo tiempo.

Las valvulas de circulacion pueden configurarse y operarse de modo que el tiempo de residencia de los solidos polimericos se mantenga a un nivel deseado. El tiempo de residencia de los solidos polimericos se mantiene preferiblemente sustancialmente de cero a 2 minutos. De forma alternativa, el tiempo de residencia de los solidos polimericos se mantiene preferiblemente en el intervalo de 10 segundos a 30 minutos. De forma alternativa, el tiempo de residencia de los solidos polimericos se mantiene preferiblemente en los intervalos de 30 a 90 minutos o de 30 a 120 minutos.

Manteniendo un nivel deseado de partlculas de pollmero oleflnico solidas en una zona de presion intermedia, puede controlarse el tiempo de residencia de los solidos polimericos, que es la intervalo de tiempo medio que una partlcula de pollmero pasa en la zona de presion intermedia. Un aumento en el tiempo de residencia de los solidos polimericos permite la evaporacion instantanea y/o separation de mas diluyente, incluyendo mas diluyente retenido, de los solidos de pollmero, aumentando de este modo la pureza y facilidad de procesado del pollmero que sale de la zona. Ademas, manteniendo un nivel deseado de solidos polimericos en la zona de presion intermedia, puede crearse un sello de presion entre la zona y el equipo corriente arriba. Ademas, los costes de operation y mantenimiento se reducen proporcionando un sello de presion entre la zona de presion intermedia y la zona de purga que no requiere el uso de valvulas todo/nada. Adicionalmente, puede eliminarse la necesidad de una camara de polvos separada. El sello de presion puede basarse en el nivel de solidos polimericos para restringir el flujo de diluyente gaseoso o llquido (si esta presente) fuera de la zona de presion intermedia. Las partlculas de solidos polimericos pueden cerrar sustancialmente la mayor parte del trayecto de flujo (area de la section transversal) disponible para el diluyente. No obstante, se contempla que una pequena fraction del trayecto de flujo pueda estar disponible a traves de los pequenos huecos entre partlculas adyacentes. Este pequeno flujo continuo puede reducir la eficiencia final de recuperacion de diluyente en la zona de presion intermedia.

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Otro modo de reducir los solidos desde el deposito de evaporacion instantanea de alta presion al deposito de evaporacion instantanea de baja presion o columna de purga es usar una valvula de regulacion; preferiblemente una valvula de bola con entalla en V. La valvula de bola con entalla en V reduce de forma sencilla el flujo de gas y solidos por medio de un area de abertura variable y puede ser ajustada para mantener un nivel constante de solidos en el deposito de evaporacion instantanea de alta presion. Esta valvula puede reemplazar a las dos valvulas de circulacion, la camara de polvos 78, y es mas pequena, por lo que es menos costosa que las dos valvulas de circulacion. Puesto que se mueve menos que las valvulas de circulacion, la proporcion de desgaste en la valvula es mucho menor que en las valvulas de circulacion, y as! los mantenimientos se reducen. Ademas, su operacion estacionaria reduce oscilaciones de presion en el equipo corriente abajo de modo que puede operar de forma mas consistente y sin que sus valvulas reaccionen constantemente a un aumento en la presion de la corriente. La valvula de bola con entalla en V sencilla u otra valvula adecuada (tal como una valvula rotatoria con una valvula de bola anadida con fines de aislamiento) usa el principio antes descrito de sello polimerico de modo que la valvula no tiene que manipular todas las perdidas de presion entre las zonas de alta y de baja presion. La longitud y diametro de la llnea entre las dos zonas de presion pueden seleccionarse para controlar la tasa de fugas de gas que pasa por la valvula, la presion que la valvula ve y la distancia que separa los dos recipientes.

De la camara de polvos 78, las partlculas de pollmero pueden hacerse pasar a una camara de separacion de baja presion o a una columna de purga. Se ha encontrado que la retirada continua no solo permite una mayor concentracion de solidos corriente arriba en el reactor, sino que tambien permite una mejor operacion de los calentadores de la llnea de evaporacion instantanea y el ciclon, permitiendo de este modo que practicamente todo el diluyente extraldo se vaporice en la llnea de evaporacion instantanea y se separe en el ciclon.

Las FIGS. 12(a) y 12(b) muestran vistas desde arriba y lateral, de un ciclon para su uso en el presente proceso y aparato. El ciclon para el presente proceso puede configurarse de forma algo distinta al mostrado en la FIG. 12(a) y 12(b). Por ejemplo, no es necesario que la vista desde arriba sean clrculos concentricos para un ciclon de muy alta eficiencia. Como otro ejemplo, la parte inferior del ciclon puede ser mayor o cortada para proporcionar una salida inferior muy grande. El ciclon recibe una corriente de fluido del reactor de bucle a traves de la entrada del ciclon 84. La entrada del ciclon 84 puede ser de cualquier forma pero con frecuencia es rectangular, y esta dimensionada de modo que es mayor en la direccion vertical que en la horizontal. La entrada del ciclon 84 descarga la corriente de fluido en una porcion superior 86 del ciclon. Descargando la corriente de fluido tangencialmente en un deposito, se produce una separacion mejorada, incluso si el deposito no es, estrictamente hablando, un deposito ciclonico, y dicha descarga es por lo general superior a la descarga en una forma perpendicular. El fluido se desplaza hacia abajo vorticialmente hacia una porcion inferior 88 del ciclon. Los solidos se separan del vapor por la fuerza centrlfuga. Los solidos separados salen de una salida de solidos 90 y el vapor separado sale de una salida de vapor 92, que puede prologarse una distancia en el ciclon. En la FIG. 12, Dc es el diametro de la porcion superior del ciclon. Bc es la anchura de la entrada, mientras que Hc es la altura de la entrada. Lc es la longitud de la porcion superior del ciclon, y Zc es la longitud de la porcion inferior ahusada del ciclon. Los tamanos relativos del ciclon en la FIG. 12 son opcionales. Normalmente, Fisher-Klosterman es el proveedor de eleccion para ciclones de alta eficiencia y puede consultarse su literatura para las configuraciones.

La Tabla 1 muestra el rendimiento estimado de una camara de evaporacion instantanea tlpica con las llneas de evaporacion instantanea que entran tangencialmente. La cantidad de solidos y la distribucion del tamano de partlculas se dan para el polvo en la alimentacion en la parte superior del ciclon

Tabla 1

Parte de superior de la camara de evaporacion instantanea

Tamano de tamiz normalizado

Micrometros Fraccion de parte superior del deposito de evaporacion instantanea kg/h (lbs/h) % en el tamiz

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595 - -

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420 - - -

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Parte de superior de la camara de evaporacion instantanea

Tamano de tamiz normalizado

Micrometros Fraccion de parte superior del deposito de evaporacion instantanea kg/h (lbs/h) % en el tamiz

70

210 - - -

80

177 1,0 % 7,94 (17,5) 0,39 %

100

149 2,0 % 7,94 (17,5) 0,39 %

140

105 4,0 % 15,876 (35,0) 0,78 %

200

74 8,0 % 63,50 (140,0) 3,11 %

230

63 20,0 % 396,9 (875,0) 19,46 %

270

53 60,0 % 952,56 (2100) 46,69 %

325

44 70,0 % 277,83 (612,5) 13,62 %

PAN

- 80,0 % 317,52 (700,0) 15,56 %

2040 (4497,5) 100,00 %

La Tabla 2 muestra el rendimiento estimado de una disposicion de ciclon y receptor de polvo. Se muestra la distribucion del tamano de partlculas para los solidos alimentados al filtro de gas de la evaporacion instantanea.

Tabla 2

Alimentacion al filtro de gas de la evaporacion instantanea

Tamano de tamiz normalizado

Micrometros Fraccion de parte superior del ciclon Eficiencia del ciclon kg/h (lbs/h) % en el tamiz

16

1190 - 100,0 % - -

20

841 - 100,0 % - -

30

595 - 100,0 % - -

40

420 - 100,0 % .- -

50

297 - 100,0 % - -

60

250 - 100,0 % - -

70

210 - 100,0 % - -

80

177 - 100,0 % - -

Alimentation al filtro de gas de la evaporation instantanea

Tamano de tamiz normalizado

Micrometros Fraction de parte superior del ciclon Eficiencia del ciclon kg/h (lbs/h) % en el tamiz

100

149 - 100,0 % - -

140

105 0,001 % 100,0 % 0,0041 (0,009) 0,09 %

200

74 0,006 % 100,0 % 0,0476 (0,105) 1,05 %

230

63 0,018 % 100,0 % 0,3574 (0,788) 7,88 %

270

53 0,054 % 99,9 % 0,7628 (1,890) 18,90 %

325

44 0,162 % 99,8 % 0,6432 (1,418) 14,18 %

PAN

- 0,662 % 99,3 % 2,6268 (5,791) 57,91 %

4,536 (10,000) 100,00 %

EJEMPLOS

Se uso un reactor de polimerizacion de cuatro ramas verticales usando un impulsor de bomba de 660 mm (26 pulgadas) de Lawrence Pumps Inc. D51795/81-281 en una cubierta M51879/FAB para polimerizar etileno y 1-hexeno. 5 Esta bomba se comparo con una bomba de 610 mm (24 pulgadas) que proporciono una circulation menos agresiva (0,2011 m (0,66 pies) de perdida de presion frente a 0,298 m (0,98 pies)). Esto se comparo con la misma circulacion mas agresiva y un conjunto de retirada continua (CTO) del tipo mostrado por el caracter de referencia 34 de la FIG. 5. Los resultados se muestran a continuation.

Tabla 3

Description

Bomba de 610 mm (24") Bomba de 660 mm (26") Bomba de 660 mm (26") + CTO

Concentration media de solidos en el reactor, % en peso

39 45 53

Caudal masico de production de pollmero,

18190 18461 18098

kg/h (mlbs/h)

(40,1) (40,7) (39,9)

Potencia de la bomba de recirculation del reactor, kw

430 691 753

Dif. presion de la bomba de circulacion, kPa (psi)

98,6 (14,3) 154,4 (22,4) 163,4 (23,7)

Cabeza de la bomba de circulacion, m (ft)

18,84 (61,8) 28,19 (92,5) 28,16 (92,4)

Caudal de la suspension del reactor, m3/h (mGPM)

8,858 (39) 10,45 (46) 10,22 (45)

Descripcion

Bomba de 610 mm (24") Bomba de 660 mm (26") Bomba de 660 mm (26") + CTO

Densidad de la suspension del reactor

0,634 0,558 0,592

Temperatura del reactor, °C, (°F).

102 (215,6) 103,5 (218,3) 102,8 (217,0)

Concentracion de etileno, % en peso

4,43 3,67 4,9

Concentracion de 1-hexeno, % en peso

0,22 0,17 0,14

Coeficiente de transmision de calor del reactor

270 262 241

Diametro interno del reactor, cm (pulgadas)

56,038 (22,0625) 56,038 (22,0625) 56,038 (22,0625)

Volumen del reactor, m3 (gal)

70,8 (18700) 70,8 (18700) 70,8 (18700)

Longitud del reactor, m (ft)

286,82 (941) 286,82 (941) 286,82 (941)

Perdida de presion por pie de reactor (por 30,38 cm), m/m (ft/ft)

(0,066) (0,098) (0,098)

Aunque la invencion se ha descrito con detalle con fines ilustrativos, no se interpretara que queda limitada de este modo, sino que se pretende que abarque todos los cambios incluidos en el ambito de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   REIVINDICACIONES

   1. Un proceso de produccion de partlcuias de pollmero solidas, comprendiendo el proceso:

   polimerizar, en una zona de reaccion de bucie, ai menos un monomero para producir una suspension de fiuido que comprende partlculas de pollmero solidas en un medio llquido;

   extraer continuamente una porcion de la suspension, que comprende extraer medio llquido y extraer partlculas de pollmero solidas, como un producto intermedio del proceso;

   hacer pasar el producto intermedio a traves de un conducto calentado, produciendo un producto intermedio concentrado y un vapor;

   separar el vapor del producto intermedio concentrado por medio de la fuerza centrlfuga en un ciclon; y hacer pasar el producto intermedio concentrado a una zona de recepcion.
2. 2. El proceso de la reivindicacion 1, en el que al menos aproximadamente un 90 % del vapor se separa del producto intermedio concentrado en el ciclon y se hace pasar a una zona de filtro.
3. 3. El proceso de la reivindicacion 1 que comprende ademas: hacer pasar el vapor separado desde el ciclon a un filtro; y filtrar las partlculas de pollmero del vapor separado.
4. 4. El proceso de la reivindicacion 1, en el que al menos un 90 % de los solidos polimericos en el producto intermedio se separa del medio extraldo en el ciclon.
5. 5. El proceso de la reivindicacion 1, que comprende ademas la etapa de mantener una concentracion de partlculas de pollmero solidas en la suspension en la zona mayor de un 40 por ciento en peso.
6. 6. El proceso de la reivindicacion 1, en el que el diluyente vaporizado separado del ciclon se condensa si compresion por intercambio de calor con un fluido que tiene una temperatura en el intervalo de 0 °C (32 °F) a 93 °C (200 °F).
7. 7. El proceso de la reivindicacion 1, en el que el volumen de la zona de recepcion esta en el intervalo de 28 a 570 m3 (1000 a 20.000 pies cubicos).
8. 8. El proceso de la reivindicacion 1, que comprende ademas la etapa de retener los solidos polimericos en la zona de recepcion durante un tiempo de residencia de los solidos polimericos suficiente para retirar sustancialmente todo el diluyente no atrapado.
9. 9. Un proceso segun la reivindicacion 8, en el que el tiempo de residencia de los solidos polimericos varla de 10 segundos a 30 minutos.
10. 10. Un proceso segun la reivindicacion 8, en el que el tiempo de residencia de los solidos polimericos varla de 30 a 120 minutos.
11. 11. Un aparato reactor de bucle que comprende:

    un reactor de bucle tubular adaptado para llevar a cabo un proceso de polimerizacion de olefinas que comprende polimerizar al menos un monomero oleflnico para producir una suspension de fluido que comprende partlculas de pollmero oleflnico solidas en un medio llquido; y

    al menos un apendice hueco alargado en comunicacion de fluido directa con el reactor de bucle tubular adaptado para la retirada continua de una porcion de la suspension de fluido del reactor de bucle tubular;

    una llnea de evaporation instantanea en comunicacion de fluido con el al menos un apendice hueco alargado, donde la llnea de evaporacion instantanea esta rodeada por un conducto adaptado para calentar indirectamente; y

    un ciclon en comunicacion de fluido con la llnea de evaporacion instantanea,

    en el que la llnea de evaporacion instantanea descarga en el ciclon.
12. 12. El aparato reactor de bucle de la reivindicacion 11 que comprende ademas: una primera camara en comunicacion de fluido con el ciclon;

    una segunda camara en comunicacion de fluido con la primera camara; y una primera valvula dispuesta entre la primera camara y la segunda camara;

    una columna de purga en comunicacion de fluido con la segunda camara; una segunda valvula dispuesta entre la segunda camara y la columna de purga; y

    un controlador para operar la primera valvula y la valvula de la segunda camara de modo que las valvulas no esten abiertas al mismo tiempo.

    5 13. El aparato reactor de bucle de la reivindicacion 12, en el que el volumen del reactor de bucle tubular esta en el

    intervalo de 18.900 a 22.700 litros (5.000 a 60.000 galones).
13. 14. El aparato reactor de bucle de la reivindicacion 11, en el que el ciclon comprende una salida de vapor y una salida de solidos, y el aparato de reactor de bucle comprende ademas un filtro de partlculas de pollmero finas conectado de forma fluida con la salida de vapor del ciclon.

    10 15. El aparato reactor de bucle de la reivindicacion 11 que comprende ademas un embudo conectado de forma fluida

    a, y dispuesto entre la llnea de evaporacion instantanea y el ciclon.
14. 16. El aparato reactor de bucle de la reivindicacion 11 que comprende ademas un detector de nivel en contacto con la primera camara para detectar el nivel de solidos polimericos en la primera camara, en el que el detector de nivel esta conectado a la primera valvula, y esta adaptado para mantener un nivel deseado de solidos polimericos en la primera

    15 camara.
15. 17. El aparato reactor de bucle de la reivindicacion 11 que comprende ademas un temporizador conectado a la primera valvula, en el que el temporizador determina la apertura y cierre de la primera valvula, de modo que los solidos polimericos son mantenidos en la primera camara durante un tiempo deseado.