ES2661239T3 - Procedimiento de producción de vapor usando calor recuperado de una reacción de polimerización - Google Patents

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ES2661239T3 ES10730156.6T ES10730156T ES2661239T3 ES 2661239 T3 ES2661239 T3 ES 2661239T3 ES 10730156 T ES10730156 T ES 10730156T ES 2661239 T3 ES2661239 T3 ES 2661239T3
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Abstract

Procedimiento de producción de vapor usando calor recuperado de una reacción de polimerización para producir poliolefinas, que comprende las etapas de: (a) poner en contacto térmicamente dicha reacción de polimerización con un fluido refrigerante, de manera que el fluido refrigerante elimine el calor de dicha reacción, (b) poner en contacto térmicamente al menos parte de dicho fluido refrigerante con al menos un ciclo de absorción usando una fracción absorbida y una solución absorbente, transfiriendo de este modo calor desde el fluido refrigerante a dicho ciclo de absorción, usando dicho ciclo de para producir vapor a partir de un condensado, en el que el ciclo de absorción comprende i) vaporizar una fracción absorbida condensada usando calor de dicho fluido refrigerante, generando de este modo absorbato de vapor, ii) exponer el absorbato de vapor a la solución absorbente de manera que la solución absorbente absorba el absorbato de vapor, diluyendo de este modo la solución absorbente y produciendo una solución absorbente diluida, iii) eliminar al menos parte del calor de dicha solución absorbente diluida y usar dicho calor eliminado para producir vapor a partir de un condensado conectado térmicamente a dicho ciclo de absorción, iv) usar calor del fluido refrigerante para calentar la solución absorbente diluida a una temperatura suficiente para vaporizar el absorbato y producir un absorbato de vapor y una solución absorbente concentrada; devolver la solución absorbente para su uso en la etapa de absorción (ii) v) condensar el absorbato de vapor para formar un absorbato condensado y devolver el absorbato condensado a vaporizar en la etapa (i).

Description

Procedimiento de producción de vapor usando calor recuperado de una reacción de polimerización
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para producir vapor usando calor recuperado de una reacción de polimerización. La presente invención también se refiere a un procedimiento para enfriar una reacción de polimerización.
Antecedentes de la invención
Las poliolefinas, tales como polietileno y polipropileno, se pueden preparar mediante polimerización en forma de partículas, tal como polimerización en suspensión o polimerización en fase gaseosa.
La reacción de polimerización de etileno es altamente exotérmica, libera aproximadamente 945 kWh por tonelada de polietileno producido. Además, las unidades de fabricación de polietileno son las principales consumidores de energía. Grandes cantidades de calor de la industria se descargan en la atmósfera, lo que no solo causa pérdida de energía sino que también aumenta la contaminación del aire.
Otros equipos y operaciones dentro de un procedimiento de fabricación de poliolefinas consumen energía. Los consumidores notables de electricidad dentro de una planta poliolefínica, por ejemplo, pueden incluir las bombas que hacen circular la mezcla de reacción líquida en los reactores de polimerización (por ejemplo, reactores de lodo en bucle), las bombas que hacen circular el medio refrigerante (por ejemplo, agua tratada) a través de las camisas del reactor de polimerización, los compresores que presurizan y devuelven diluyente (y/o monómero) reciclado al reactor de polimerización, los sopladores usados para transportar pelusa y gránulos, y los extrusores que convierten la pelusa de poliolefina en gránulos de poliolefina. Los usuarios importantes de vapor en una planta de poliolefina típica pueden incluir calentadores que destellan líquido en el efluente del reactor de polimerización y columnas de fraccionamiento que procesan el diluyente y/o el monómero recuperado. En particular, la demanda de vapor es de aproximadamente 300 kWh por tonelada de polietileno producido. Los consumidores relativamente grandes de gas combustible pueden incluir procedimientos de activación (que pueden utilizar altas temperaturas) del catalizador de polimerización y operaciones que mantienen un contenido de combustible adecuado en el cabezal de la antorcha de la planta (en la alimentación de la antorcha). En general, se requiere una gran cantidad de energía para polimerizar el monómero y el comonómero en la pelusa de poliolefina, para procesar el efluente reciclado del reactor y para convertir la pelusa de poliolefina en gránulos.
Por lo tanto, la producción de poliolefina es un procedimiento que consume mucha energía, ya que consume electricidad, vapor, gas combustible, etc. Tal consumo de energía en general contribuye a un coste significativo para la producción de poliolefinas, así como a los productos corriente abajo de poliolefinas distribuidas al cliente.
El documento WO 2009010514 describe un procedimiento para la optimización energética del consumo de energía en un procedimiento de polimerización y para una unidad de polimerización. En el presente documento, el coeficiente de rendimiento utilizado es la relación entre la cantidad de calor producido y la energía eléctrica consumida, como se describe en los Ejemplos. Toda la energía recuperada del agua de refrigeración se reutiliza a una temperatura más alta, pero a costa de mucha energía mecánica/eléctrica añadida. En el presente documento, se requiere un compresor de gas, que consume mucha energía.
Por lo tanto, todavía hay una necesidad de mejorar la eficiencia energética de los procedimientos de producción de poliolefinas. Por consiguiente, uno de los objetos de la presente invención es superar o mejorar al menos una de las desventajas de la técnica anterior o proporcionar una alternativa útil.
Sumario de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para producir vapor usando calor recuperado de una reacción de polimerización para producir poliolefinas, que comprende las etapas de: poner en contacto térmicamente dicha reacción de polimerización con un fluido refrigerante de manera que el fluido refrigerante elimine el calor de dicha reacción, poner en contacto térmicamente al menos parte de dicho fluido refrigerante con al menos un ciclo de absorción, transfiriendo de este modo calor desde e el fluido refrigerante a dicho ciclo, usar dicho ciclo de absorción para producir vapor a partir de un condensado, en el que el fluido refrigerante se usa como fuente de calor para calentar al menos un evaporador y al menos un generador comprendido en dicho al menos un ciclo de absorción. El condensado es, preferentemente, condensado de vapor recuperado de la unidad de polimerización (condensado de vapor disponible en el sitio). Preferentemente, el condensado es un condensado recuperado del vapor usado en la unidad de polimerización. A continuación, el vapor producido se puede usar en calentadores que destellan líquido en el efluente del reactor de polimerización y columnas de fraccionamiento que procesan el diluyente y/o el monómero recuperado.
En particular, la presente invención proporciona un procedimiento para producir vapor usando calor recuperado de una reacción de polimerización para producir poliolefinas, que comprende las etapas de:
(a)
poner en contacto térmicamente dicha reacción de polimerización con un fluido refrigerante de manera que el fluido refrigerante elimine el calor de dicha reacción,
(b)
poner en contacto térmicamente al menos parte de dicho fluido refrigerante con al menos un ciclo de
5 absorción usando una fracción absorbida y una solución absorbente, transfiriendo de este modo calor desde e el fluido refrigerante a dicho ciclo de absorción, usar dicho ciclo de absorción para producir vapor a partir de un condensado, en el que dicho ciclo de absorción comprende
i) vaporizar una fracción absorbida condensada usando calor de dicho fluido refrigerante, generando de este modo absorbato de vapor,
10 ii) exponer el absorbato de vapor a la solución absorbente de manera que la solución absorbente absorba el vapor absorbente diluyendo de este modo dicha solución absorbente y produciendo una solución absorbente diluida (también denominada indistintamente en el presente documento "solución de absorción diluida" o "solución absorbente-absorbida" o "solución diluida o" solución de absorción débil ", "solución absorbente débil" o "solución débil",
15 iii) eliminar al menos parte del calor de dicha solución absorbente diluida y usar dicho calor eliminado para producir vapor a partir de un condensado conectado térmicamente a dicho ciclo de absorción,
iv) usar calor del fluido refrigerante para calentar la solución absorbente diluida a una temperatura suficiente para vaporizar el absorbente para producir un absorbato de vapor y una solución absorbente concentrada (también denominada indistintamente en el presente documento "solución concentrada" o "solución
20 absorbente" o "solución de absorción concentrada"); devolver la solución absorbente para su uso en la etapa de absorción (ii) y
v) condensar el absorbato de vapor para formar un absorbato condensado y devolver el absorbato condensado a vaporizar en la etapa (i).
En una realización, el procedimiento comprende adicionalmente la etapa de eliminar adicionalmente al menos parte
25 del calor de dicha solución absorbente diluida después de la etapa (iii) y usar dicho calor eliminado para calentar la solución absorbente concentrada obtenida en la etapa (iv) antes de devolver dicha solución absorbente concentrada a la etapa de absorción (ii).
En una realización, la reacción de polimerización se realiza en un reactor de polimerización y comprende las etapas de
30 -introducir en dicho reactor una o más reactantes de olefina, catalizadores de la polimerización y diluyentes, y, mientras circulan dichos reactantes, catalizadores y diluyentes, -polimerizar dichos uno o más reactantes de olefina para producir una suspensión de polímero que comprende esencialmente diluyente líquido y partículas de polímero de olefina sólida, -controlar la temperatura del reactor usando el fluido refrigerante y recuperar al menos una parte de la energía 35 térmica de dicho fluido refrigerante usando dicho ciclo de absorción en contacto térmico con dicho fluido
refrigerante, -permitir que dicha suspensión de polímero sedimente, y -descargar la suspensión de polímero sedimentado fuera de dicho reactor.
La presente invención también se refiere al uso de un procedimiento de acuerdo con la invención para enfriar una 40 reacción de polimerización para producir poliolefina.
La presente invención también se refiere a una unidad de producción de poliolefina, que comprende:
medios para alimentar monómero, un comonómero, diluyente, un catalizador de la polimerización y, opcionalmente, hidrógeno a al menos un reactor de polimerización; un sistema de reactor que comprende al menos un reactor de la polimerización que define un camino de flujo
45 para una suspensión de polímero, estando provisto dicho reactor de una camisa térmica para enfriar dicho reactor, una o más líneas para descargar dicha suspensión de polímero de dicho reactor de polimerización, en el que dicho al menos un reactor de polimerización está acoplado térmicamente a un generador y un evaporador comprendidos en al menos un transformador de calor de absorción, comprendiendo además dicho
50 transformador de calor un absorbedor que está acoplado térmicamente a al menos una unidad de producción de vapor.
En una realización, dicho transformador de calor de absorción es un circuito absorbente/absorbido que incluye un condensador, evaporador, absorbedor y al menos un generador conectados en serie, en el que el absorbedor está conectado en serie a un intercambiador de calor que está conectado térmicamente a una unidad de producción de
55 vapor.
En una realización, dicho transformador de calor de absorción es un circuito que comprende absorbente/absorbido que incluye un condensador, bomba, evaporador, absorbedor, intercambiador de calor recuperativo (economizador), válvula de expansión y al menos un generador conectados en serie, en el que el generador también está conectado en serie al economizador y en el que el absorbedor está conectado en serie a un intercambiador de calor que está conectado térmicamente a una unidad de producción de vapor.
La presente invención también abarca un procedimiento para enfriar una reacción de polimerización usando un procedimiento de acuerdo con la invención.
La presente invención permite reducir el consumo de energía en un procedimiento de producción de poliolefina. La presente invención mejora la eficacia de la planta y permite recuperar recursos energéticos desperdiciados.
Al generador se suministra ventajosamente calor residual procedente de una fuente de calor residual para vaporizar el fluido de trabajo a partir de una solución de un fluido absorbente y de trabajo, procedente del absorbedor.
El condensador condensa ventajosamente el fluido de trabajo vaporizado procedente del generador.
El evaporador evapora ventajosamente el fluido de trabajo licuado bombeado al mismo a partir del condensador a mayor presión, extrayendo calor de la fuente de calor residual.
El absorbedor absorbe ventajosamente el vapor de fluido de trabajo que proviene del evaporador usando un absorbente, que también genera calor.
La presente invención se desvelará adicionalmente con detalle a continuación. En los siguientes pasajes, se definen diferentes aspectos de la invención con más detalle. Cada aspecto así definido puede combinarse con cualquier otro aspecto o aspectos a menos que se indique claramente lo contrario. En particular, cualquier aspecto indicado como preferente o ventajoso puede combinarse con cualquier otro aspecto o aspectos indicados como preferentes o ventajosos. La descripción solo se proporciona a modo de ejemplo y no limita la invención. Los números de referencia se refieren a las figuras adjuntas al presente documento.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una representación esquemática de una configuración básica de la aplicación de un transformador de calor de absorción de efecto único para producir vapor, de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 2 es una representación esquemática de una configuración básica de la aplicación de un transformador de calor de absorción de efecto doble para producir vapor, de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 3 representa un dibujo esquemático de la configuración básica de un transformador de calor de absorción de efecto único, de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 4 representa un dibujo esquemático de la configuración básica de un transformador de calor de absorción de efecto doble, de acuerdo con una realización de la presente invención.
Descripción detallada
La invención proporciona un procedimiento y un sistema para producir vapor utilizando calor recuperado de una reacción de polimerización para producir poliolefina. Según la presente invención, el fluido refrigerante de la reacción de polimerización se utiliza como fuente de calor en al menos un ciclo de absorción de etapa única (efecto único) de un transformador de calor de absorción usando un absorbido y una solución absorbente. En una realización, el absorbido y la solución absorbente es un fluido binario (también denominado en el presente documento "fluido de trabajo binario").
Como se usa en el presente documento, la expresión "fluido de trabajo" se refiere al medio que evoluciona dentro de un ciclo termodinámico.
El calor del fluido refrigerante de la reacción de polimerización se usa en dos etapas diferentes del ciclo de absorción. Se usa para calentar el evaporador y también se usa para calentar el generador del transformador de calor de absorción. La evaporación del absorbido condensado tiene lugar en el evaporador cuando dicho absorbido toma del agua de refrigeración del reactor, el calor que ha absorbido en su circuito de refrigeración. De forma similar, la solución absorbente absorbida en el generador se calienta utilizando el calor que ha absorbido en su circuito de refrigeración.
El procedimiento según la invención comprende las etapas de:
(a) comunicar térmicamente dicha reacción de polimerización con un fluido refrigerante de manera que el fluido refrigerante elimine el calor de dicha reacción,
(b)
comunicar térmicamente (también denominado en el presente documento "contacto térmico") el fluido refrigerante de la reacción de polimerización con el condensado de un fluido de trabajo binario en un evaporador, por lo que el condensado se vaporiza al menos parcialmente para formar vapor;
(c)
poner en contacto dicho vapor con dicho fluido de trabajo binario en un absorbedor en el que el fluido de trabajo binario se diluye mediante la absorción de dicho vapor;
(d)
proporcionar un contacto de intercambio de calor entre el fluido de trabajo binario diluido en el absorbedor y una fuente de condensado mediante la cual el condensado se convierte en vapor a una temperatura más alta,
(e)
usar calor del fluido refrigerante de la reacción de polimerización para calentar el fluido de trabajo binario diluido en un generador a una temperatura suficiente para producir un absorbato de vapor y un fluido de trabajo binario concentrado (también denominado "fluido de trabajo binario rico"); devolver el fluido de trabajo binario concentrado para usar en la etapa de absorción (c) preferentemente después de calentarlo en un intercambiador de calor recuperativo en el que se intercambia calor con el fluido de trabajo binario diluido de dicho absorbedor;
(f)
condensar el absorbato de vapor por contacto de intercambio de calor con un condensador de temperatura más baja para formar un absorbido condensado y devolver el absorbido condensado para vaporizar en el evaporador de la etapa (b).
Preferentemente, dicho al menos un ciclo de absorción comprende dos zonas de presión.
En una realización preferente, en la etapa (f), el absorbido condensado se bombea a una presión más alta antes de retornar al evaporador de la etapa (b).
En una realización preferente, el fluido de trabajo binario concentrado obtenido en el generador de la etapa (e) primero se bombea a una presión más alta y luego se calienta en el intercambiador recuperativo de calor (economizador) antes de devolverlo al absorbedor de la etapa (c).
De acuerdo con una realización preferente, el procedimiento comprende las etapas de:
(a)
poner en contacto térmicamente dicha reacción de polimerización con un fluido refrigerante de manera que el fluido refrigerante elimine el calor de dicha reacción,
(b)
poner en contacto térmicamente el fluido refrigerante de la reacción de polimerización con el condensado del fluido de trabajo binario en un evaporador, por lo que el condensado se vaporiza al menos parcialmente para formar vapor;
(c)
poner en contacto dicho vapor con dicho fluido de trabajo binario en un absorbedor en el que el fluido de trabajo binario se diluye mediante la absorción de dicho vapor;
(d)
proporcionar un contacto de intercambio de calor entre el fluido de trabajo binario diluido en el absorbedor y una fuente de condensado mediante la cual el condensado se convierte en vapor a una temperatura más alta,
(d1) proporcionar además un contacto de intercambio de calor entre el fluido de trabajo binario diluido y un fluido de trabajo binario concentrado de retorno en un intercambiador de calor recuperativo (economizador);
(d2) gastar dicho fluido de trabajo binario diluido en una válvula de expansión,
(e)
usar calor del fluido refrigerante de la reacción de polimerización para calentar el fluido de trabajo binario diluido en un generador a una temperatura suficiente para producir un absorbato de vapor y un fluido de trabajo binario concentrado; (e1) bombear el fluido de trabajo binario concentrado a una presión más alta antes de calentar dicho fluido de trabajo binario concentrado bombeado en el intercambiador de calor recuperativo de la etapa (d1) y devolver dicho fluido de trabajo binario concentrado al absorbedor de la etapa (c);
(f)
condensar el absorbato de vapor por contacto de intercambio de calor con un condensador de temperatura más baja para formar un absorbido condensado, y (f1) bombear el absorbido condensado a una presión más alta antes de devolverlo al evaporador de la etapa (b).
En una realización, el vapor producido a partir del condensado de vapor usando el ciclo de absorción es vapor a baja presión. En una realización, si se desea presión alta, dicho vapor a baja presión puede comprimirse para obtener vapor a alta presión y un aumento de temperatura. Esto se puede lograr combinando el vapor de baja presión producido con vapor a alta presión usando un termocompresor o comprimiendo mecánicamente dicho vapor a baja presión. Preferentemente, el vapor producido se vuelve a comprimir usando un termocompresor.
En otra realización, el presente procedimiento comprende la etapa de usar el vapor producido en la etapa (iii) de un primer ciclo de absorción como fuente de calor para un segundo ciclo de absorción y usar dicho segundo ciclo de absorción para producir vapor a partir de un condensado. En esta realización, el fluido refrigerante de la reacción de polimerización se usa como fuente de calor en un primer ciclo de absorción que se usa para producir vapor a partir
de un condensado y dicho vapor producido se usa como fuente de calor en un segundo ciclo de absorción que se usa para producir vapor a partir de un condensado. El calor del fluido refrigerante de la reacción de polimerización se usa en dos etapas diferentes del primer ciclo de absorción. Se usa para calentar el evaporador y también se usa para calentar el generador. El calor del vapor producido usando el primer ciclo de absorción se usa en dos etapas diferentes del segundo ciclo de absorción. Se usa para calentar el evaporador y también se usa para calentar el generador. Preferentemente, el vapor producido usando el segundo ciclo de absorción es vapor a alta presión.
Preferentemente, dicho segundo ciclo de absorción comprende dos zonas de presión.
De acuerdo con una realización concreta, dicho segundo ciclo de absorción utiliza un absorbido y una solución absorbente, y comprende los pasos de:
i1) vaporizar un absorbido condensado usando calor del vapor producido usando el primer ciclo de absorción, generando de este modo absorbato de vapor,
ii1) exponer el absorbato de vapor a la solución absorbente de manera la solución absorbente absorba el absorbato de vapor, diluyéndolo y produciendo una solución absorbente diluida,
iii1) eliminar al menos parte del calor de dicha solución absorbente diluida y usar dicho calor eliminado para producir vapor a partir de un condensado conectado térmicamente a dicho ciclo de absorción,
iv1) usar calor del vapor producido usando el primer ciclo de absorción, para calentar la solución absorbente diluida a una temperatura suficiente para vaporizar el absorbente para producir un absorbato de vapor y una solución absorbente concentrada; devolver la solución absorbente concentrada para su uso en la etapa de absorción (ii1)
v1) condensar el absorbato de vapor para formar un absorbido condensado y devolver el absorbido condensado a vaporizar en la etapa (i1).
En una realización particular, dicho segundo ciclo de absorción comprende además la etapa de eliminar adicionalmente al menos parte del calor de dicha solución absorbente diluida después de la etapa (iii1) y usar dicho calor eliminado para calentar la solución absorbente concentrada obtenida en la etapa (iv1) antes devolver dicha solución absorbente concentrada a la etapa de absorción (ii1).
Preferentemente, el vapor producido en la etapa (iii1) es vapor a alta presión.
En una realización particular, el procedimiento que comprende el primer y segundo ciclos de absorción comprende las etapas de:
(a)
comunicar térmicamente dicha reacción de polimerización con un fluido refrigerante de manera que el fluido refrigerante elimine el calor de dicha reacción,
(b)
comunicar térmicamente (también denominado en el presente documento "contacto térmico") el fluido refrigerante de la reacción de polimerización con el condensado de un fluido de trabajo binario en un primer evaporador, por lo que el condensado se vaporiza al menos parcialmente para formar vapor;
(c)
poner en contacto dicho vapor con dicho fluido de trabajo binario en un primer absorbedor en el que el fluido de trabajo binario se diluye mediante la absorción de dicho vapor;
(d)
proporcionar un contacto de intercambio de calor entre el fluido de trabajo binario diluido en el primer absorbedor, y una fuente de condensado mediante el cual el condensado se convierte en vapor a una temperatura más alta,
(e)
usar calor del fluido refrigerante de la reacción de polimerización para calentar el fluido de trabajo binario diluido en un primer generador a una temperatura suficiente para producir un absorbato de vapor y un fluido de trabajo binario concentrado; devolver el fluido de trabajo binario concentrado para usar en la etapa de absorción
(c)
preferentemente después de calentarlo en un primer intercambiador de calor recuperativo en el que se intercambia calor con el fluido de trabajo binario diluido de dicho primer absorbedor;
(f)
condensar el absorbato de vapor por contacto de intercambio de calor en un primer condensador de temperatura más baja para formar un absorbido condensado y devolver el absorbido condensado a vaporizar en el primer evaporador de la etapa (b) y
(g)
poner en contacto térmicamente el vapor producido en la etapa (d) con el condensado de un fluido de trabajo binario en un segundo evaporador, por lo que el condensado se vaporiza al menos parcialmente para formar vapor;
(h)
poner en contacto dicho vapor con dicho fluido de trabajo binario en un segundo absorbedor en el que el fluido de trabajo binario se diluye mediante la absorción de dicho vapor;
(i)
proporcionar un contacto de intercambio de calor entre el fluido de trabajo binario diluido en el segundo absorbedor y una fuente de condensado mediante el cual el condensado se convierte en vapor a una temperatura más alta,
(j)
usar calor del vapor producido en la etapa (d) para calentar el fluido de trabajo binario diluido en un segundo generador a una temperatura suficiente para producir un absorbato de vapor y un fluido de trabajo binario concentrado; devolver el fluido de trabajo binario concentrado para usar en la etapa de absorción (h) preferentemente después de calentarlo en un segundo intercambiador de calor recuperativo en el que se intercambia calor con el fluido de trabajo binario diluido de dicho segundo absorbedor;
(k)
condensar el absorbato de vapor por contacto de intercambio de calor en un segundo condensador de temperatura más baja para formar un absorbido condensado y devolver el absorbido condensado a vaporizar en el segundo evaporador de la etapa (g).
Preferentemente, dicho primer ciclo de absorción comprende dos zonas de presión y dicho segundo ciclo de absorción comprende dos zonas de presión
En una realización preferente, en la etapa (k), el absorbido condensado se bombea a una presión más alta antes de ser devuelto al segundo evaporador de la etapa (g).
En una realización preferente, el fluido de trabajo binario concentrado obtenido en el segundo generador de la etapa
(j) primero se bombea a una presión más alta y luego se calienta en el intercambiador de calor recuperativo (economizador) antes de retornar al segundo absorbedor de la etapa (h).
De acuerdo con una realización preferente, el procedimiento que usa los ciclos de absorción de dos etapas comprende las etapas de:
(a)
poner en contacto térmicamente dicha reacción de polimerización con un fluido refrigerante de manera que el fluido refrigerante elimine el calor de dicha reacción,
(b)
poner en contacto térmicamente el fluido refrigerante de la reacción de polimerización con el condensado del fluido de trabajo binario en un primer evaporador, por lo que el condensado se vaporiza al menos parcialmente para formar vapor;
(c)
poner en contacto dicho vapor con dicho fluido de trabajo binario en un primer absorbedor en el que el fluido de trabajo binario se diluye mediante la absorción de dicho vapor;
(d)
proporcionar un contacto de intercambio de calor entre el fluido de trabajo binario diluido en el primer absorbedor, y una fuente de condensado mediante el cual el condensado se convierte en vapor a una temperatura más alta,
(d1) proporcionar además un contacto de intercambio de calor entre el fluido de trabajo binario diluido y devolver el fluido de trabajo binario concentrado en un primer intercambiador de calor recuperativo (economizador);
(d2) gastar dicho fluido de trabajo binario diluido en una primera válvula de expansión,
(e)
usar calor del fluido refrigerante de la reacción de polimerización para calentar el fluido de trabajo binario diluido gastado en un primer generador a una temperatura suficiente para producir un absorbato de vapor y un fluido de trabajo binario concentrado; (e1) bombear el fluido de trabajo binario concentrado a una presión más alta antes de calentar dicho fluido de trabajo binario concentrado bombeado en el primer intercambiador de calor recuperativo de la etapa (d1) y devolver dicho fluido de trabajo binario concentrado al primer absorbedor de la etapa (c);
(f)
condensar el absorbato de vapor por contacto de intercambio de calor en un primer condensador de temperatura más baja para formar un absorbido condensado, y (f1) bombear el absorbido condensado a una presión más alta antes de devolverlo al primer evaporador de la etapa (b);
(g)
poner en contacto térmicamente el vapor producido en la etapa (d) con el condensado del fluido de trabajo binario en un segundo evaporador, por lo que el condensado se vaporiza al menos parcialmente para formar vapor;
(h)
poner en contacto dicho vapor con dicho fluido de trabajo binario en un segundo absorbedor en el que el fluido de trabajo binario se diluye mediante la absorción de dicho vapor;
(i)
proporcionar un contacto de intercambio de calor entre el fluido de trabajo binario diluido en el segundo absorbedor y una fuente de condensado mediante el cual el condensado se convierte en vapor a una temperatura más alta,
(i1) proporcionar además un contacto de intercambio de calor entre el fluido de trabajo binario diluido y devolver
un fluido de trabajo binario concentrado en un segundo intercambiador de calor recuperativo;
(i2) gastar dicho fluido de trabajo binario diluido en una segunda válvula de expansión,
(j) usar calor del vapor producido en la etapa (d) para calentar el fluido de trabajo binario diluido gastado en un segundo generador a una temperatura suficiente para producir un absorbato de vapor y un fluido de trabajo
5 binario concentrado; (j1) bombear el fluido de trabajo binario concentrado a una presión más alta antes de calentar dicho fluido de trabajo binario concentrado bombeado en el segundo intercambiador de calor recuperativo de la etapa (i1) y devolver dicho fluido de trabajo binario concentrado al segundo absorbedor de la etapa (h);
(k) condensar el absorbato de vapor por intercambio de calor en un segundo condensador de temperatura más
10 baja para formar un absorbido condensado, y (k1) bombear el absorbido condensado a una presión más alta antes de devolverlo al segundo evaporador de la etapa (g).
En una realización, el absorbente/solución de absorbato un fluido de trabajo binario seleccionado del grupo que comprende bromuro de litio (LiBr)/agua y amoniaco/agua, o alcohol/alcohol, alcohol/amidas, alcohol y cetonas, amina/alcohol, alcohol/sal.
15 Preferentemente, el absorbido es agua y la solución absorbente es una solución de LiBr en agua. Más preferentemente, la concentración del absorbente de LiBr es al menos 58 % en peso, es decir, una solución acuosa que comprende al menos un 58 % en peso de bromuro de litio. Aún más preferentemente, la concentración de la solución absorbente de LiBr varía de 58 % a 65 % en peso.
En una realización particular del procedimiento que usa ciclos de absorción simples o dobles, la reacción de 20 polimerización se realiza en un reactor y comprende las etapas de
-
introducir en dicho reactor una o más reactantes de olefina, catalizadores de la polimerización y diluyentes, y, mientras circulan dichos reactantes, catalizadores y diluyentes, -polimerizar dichos uno o más reactantes de olefina para producir una suspensión de polímero que comprende esencialmente diluyente líquido y partículas de polímero de olefina sólida, 25 -controlar la temperatura del reactor usando el fluido refrigerante y recuperar al menos una parte de la energía
térmica de dicho fluido refrigerante mediante el fluido de trabajo en contacto térmico con dicho fluido refrigerante, -permitir que dicha suspensión de polímero sedimente, y -descargar la suspensión de polímero sedimentado fuera de dicho reactor.
La presente invención es aplicable a cualquier procedimiento que produzca un efluente que comprende una
30 suspensión de sólidos poliméricos particulados suspendidos en un medio líquido que comprende un diluyente y un monómero sin reaccionar. Dichos procedimientos de reacción incluyen aquellos que se conocen en la técnica como polimerizaciones en forma de partículas.
La presente invención es particularmente adecuada para el procedimiento de polimerización para la fabricación de polímeros de olefinas particuladas que consiste en la polimerización catalítica de olefinas, tales como olefinas de C2 35 a C8 en un diluyente que contiene el monómero a polimerizar, haciéndose circular la suspensión de polimerización en un reactor de bucle al que se alimenta el material de partida y a partir del cual se elimina el polímero formado. Entre los ejemplos de monómeros adecuados se incluyen, pero sin limitación, aquellos que tienen de 2 a 8 átomos de carbono por molécula, tales como etileno, propileno, butileno, penteno, butadieno, isopreno, 1-hexeno y similares.
La reacción de polimerización se puede llevar a cabo a una temperatura de 50 a 120 ºC, preferentemente a
40 temperaturas de 70 a 115 °C, más preferentemente a temperaturas de 80 a 110 °C y a una presión de 2 a 10 MPa, preferentemente a una presión es de 3 a 5 MPa, más preferentemente a una presión de 3,7 a 4,5 MPa.
En una realización preferente, la presente invención es particularmente adecuada para la polimerización de etileno en diluyente de isobutano. La polimerización de etileno adecuada incluye, pero sin limitación, la homopolimerización de etileno, la copolimerización de etileno y un comonómero de 1-olefina superior, tal como 1-buteno, 1-penteno, 1
45 hexeno, 1-octeno o 1-deceno. En una realización de la presente invención, dicho comonómero es 1-hexeno. En otra realización, la presente invención se describe en términos de la polimerización de etileno para fabricar polietileno (PE) bimodal. "PE bimodal" se refiere a PE que se fabrica usando dos reactores, que están conectados entre sí en serie.
El etileno se polimeriza en un diluyente líquido en presencia de un catalizador, opcionalmente un cocatalizador,
50 opcionalmente un comonómero, opcionalmente hidrógeno y opcionalmente otros aditivos, produciendo de este modo una suspensión espesa de polimerización.
Como se usa en el presente documento, el término "suspensión de polimerización" o "suspensión de polímero" significa sustancialmente una composición multifásica que incluye al menos sólidos poliméricos y una fase líquida y permite que una tercera fase (gas) esté presente al menos localmente en el procedimiento, siendo la fase líquida la 55 fase continua. Los sólidos incluyen un catalizador y una olefina polimerizada, tal como polietileno. Los líquidos
incluyen un diluyente inerte, tal como isobutano, un monómero disuelto, tal como etileno, un comonómero, agentes de control del peso molecular, tales como hidrógeno, agentes antiestáticos, agentes antiincrustaciones, neutralizantes y otros aditivos de procedimiento.
En la técnica se conocen diluyentes adecuados e incluyen, entre otros, diluyentes de hidrocarburo, tales como disolventes de hidrocarburos alifáticos, cicloalofáticos y aromáticos, o versiones halogenadas de dichos disolventes. Los disolventes preferentes son hidrocarburos saturados de cadena lineal o ramificada inferior de C12 o menores, hidrocarburos aromáticos o alicíclicos saturados de C5 a C9. Ejemplos ilustrativos no limitantes de disolventes son butano, isobutano, pentano, hexano, heptano, ciclopentano, ciclohexano, cicloheptano, metil ciclopentano, metil ciclohexano, isooctano, benceno, tolueno y xileno. En una realización preferente de la presente invención, dicho diluyente es isobutano. No obstante, debe quedar claro a partir de la presente invención que pueden aplicarse también otros diluyentes según la presente invención.
Los catalizadores adecuados son bien conocidos en la técnica. De acuerdo con la presente invención, el término "catalizador" se define en el presente documento como una sustancia que causa un cambio en la velocidad de una reacción de copolimerización sin que se consuma en la reacción. Los ejemplos de catalizadores adecuados incluyen, pero sin limitación, óxido de cromo, tales como los soportados sobre sílice o aluminio, catalizadores organometálicos que incluyen los conocidos en la técnica como catalizadores de "Ziegler" o de "Ziegler-Natta", catalizadores de metaloceno y similares. El término "cocatalizador", como se usa en el presente documento, se refiere a materiales que se pueden usar junto con un catalizador para mejorar la actividad del catalizador durante la reacción de polimerización.
De acuerdo con otra realización, el procedimiento de acuerdo con la presente invención también se puede aplicar en un reactor de polimerización de doble bucle que consiste en dos reactores de bucle completos para líquido, que comprende un primer y un segundo reactor conectados en serie por uno o más brazos de asentamiento del primer reactor conectado para la descarga de la suspensión del primer reactor a dicho segundo reactor.
La invención también proporciona un sistema para enfriar una reacción de polimerización de olefina, caracterizado porque se usa un transformador de calor de absorción para eliminar el calor de dicha reacción de polimerización. En particular, la presente invención proporciona un procedimiento para enfriar una reacción de polimerización que comprende las etapas de: eliminar calor de dicha reacción de polimerización, usar un transformador de calor de absorción y usar dicha bomba para producir vapor.
La presente invención también proporciona una unidad que produce poliolefina, que comprende: medios para alimentar monómero, un comonómero, diluyente, un catalizador de la polimerización y, opcionalmente, hidrógeno a al menos un reactor de polimerización; un sistema de reactor que comprende al menos un reactor de la polimerización que define un camino de flujo para una suspensión de polímero, una o más líneas para descargar dicha suspensión de polímero de dicho reactor de polimerización, en el que dicho al menos un reactor de polimerización está acoplado térmicamente a un generador y un evaporador comprendidos en al menos un transformador de calor de absorción, comprendiendo además dicho transformador de calor un absorbedor que está acoplado térmicamente a al menos una unidad de producción de vapor.
En una realización preferente, dicha unidad productora de poliolefina, comprende:
-
medios para alimentar monómero, un comonómero, diluyente y, opcionalmente, hidrógeno a al menos un reactor
de polimerización; -medios para alimentar un catalizador de polimerización en dicho al menos un reactor de polimerización, -un sistema de reactor que comprende al menos un reactor de la polimerización que define un camino de flujo
para una suspensión de polímero, consistiendo dicha suspensión esencialmente en al menos un monómero, un
comonómero, un catalizador de la polimerización, diluyente líquido y partículas de copolímero de olefina sólidas, -una o más líneas para descargar dicha suspensión de polímero de dicho reactor de polimerización, -un sistema de recuperación de diluyente/monómero configurado para separar la mayoría del diluyente líquido de
la suspensión descargada de dicho al menos un reactor de polimerización; -un sistema de fraccionamiento configurado para procesar una porción del diluyente líquido descargado del
sistema de recuperación de diluyente/monómero y para proporcionar diluyente líquido recuperado; y -un sistema de extrusión/carga que tiene un extrusor/granulador configurado para extruir y granular partículas de
poliolefina recuperadas de la suspensión en el sistema de recuperación de diluyente/monómero, en el que dicho
al menos un reactor de polimerización está acoplado térmicamente a un generador y un evaporador
comprendidos en al menos un transformador de calor de absorción, comprendiendo además dicho transformador
de calor un absorbedor que está acoplado térmicamente a al menos una unidad de producción de vapor.
En una realización, una línea de condensado de vapor está configurada para estar en contacto térmico con el intercambiador de calor en el absorbedor de al menos un transformador de calor de absorción. En una realización, un compresor puede acoplarse adicionalmente a dicho transformador de calor de absorción, para producir vapor a alta presión a partir del vapor producido usando dicho al menos un transformador de calor de absorción. Preferentemente, dicho compresor es un termocompresor.
La figura 1 representa un reactor de bucle único 300 que está conectado operativamente a un transformador de calor de absorción de una sola etapa (o efecto único) 200, de acuerdo con una realización de la invención. El reactor de bucle único 300 comprende tubos 301 interconectados. Se entenderá que aunque el reactor de bucle 300 se ilustra con dos tubos 301 verticales, dicho reactor de bucle 300 puede estar equipado con más tubos, tales como cuatro o más tubos, por ejemplo, seis tubos verticales, por ejemplo, entre cuatro y 20 tubos verticales. Las secciones verticales de los segmentos de tubo 301 están provistas de camisas térmicas 302. El calor de polimerización se extrae por medio de agua de refrigeración que circula 309 en estas camisas 302 del reactor 300.
Los reactantes, tales como diluyente, monómero, comonómeros opcionales y aditivos de reacción se pueden introducir en el reactor 300 por la línea 303. El catalizador, opcionalmente junto con un cocatalizador o agente de activación, se puede inyectar en el reactor.
La suspensión de polimerización se hace circular direccionalmente a través del reactor de bucle 300 como se ilustra mediante las flechas 305 por una o más bombas, tales como la bomba 304 de flujo axial. La bomba puede ser alimentada por un motor eléctrico 306. Como se usa en el presente documento, el término "bomba" incluye cualquier dispositivo comprime el accionamiento, aumenta la presión de un fluido, por ejemplo, por medio de un pistón o conjunto de impulsores giratorios 307.
El reactor 300 puede estar provisto además de una o más patas de asentamiento (no mostradas) para descargar la suspensión de polímero a una zona de recuperación de producto 308.
Las patas de asentamiento pueden estar provistas de válvulas de descarga o descarga del producto. Las válvulas de descarga pueden ser cualquier tipo de válvula, que pueda permitir la descarga continua o periódica de la suspensión de polímero, cuando está completamente abierta. Una válvula de ángulo o válvulas de bola se pueden usar adecuadamente. Por ejemplo, la válvula puede tener una estructura tal que impida que la materia sólida se acumule
o precipite en la parte del cuerpo principal de la válvula. No obstante, el tipo y la estructura de la válvula de descarga pueden ser seleccionados por los expertos en la técnica según se requiera. Una parte o la totalidad de la pata se descarga en cada abertura de la válvula de descarga. La suspensión de polímero sedimentada en las patas de sedimentación puede eliminarse por medio de una o más líneas de recuperación de producto, por ejemplo, a la zona de recuperación del producto 308.
La suspensión de polímero sedimentada se puede descargar de forma continua o periódica desde el reactor 300 de bucle a dicha zona 308 de recuperación de producto. Tal como se utiliza en el presente documento, "zona de recuperación de producto" incluye, pero sin limitaciones, líneas de expansión calentadas o no calentadas, tanque de expansión, ciclones, filtros y los sistemas asociados de recuperación de vapor y recuperación de sólidos o líneas de transferencia a otro reactor o dicho otro reactor cuando varios reactores están conectados en serie.
Cuando no está presente reactor corriente abajo de dichas patas de sedimentación, la suspensión extraída puede despresurizarse y transferirse a través de líneas de expansión calentadas o no calentadas a un tanque de expansión cuando el polímero y el monómero y/o comonómero sin reaccionar y el diluyente se separan. La desgasificación del polímero puede completarse adicionalmente en una columna de purga.
Cuando al menos un reactor está presente corriente abajo de dichas patas de sedimentación, la suspensión extraída se transfiere a través de líneas de transferencia conectadas a dichas patas de sedimentación al siguiente reactor. La transferencia es posible inyectando la suspensión en el reactor corriente abajo en un punto en el que la presión es menor que la presión en la salida de las patas de sedimentación.
La presente invención abarca reactores de uno o más bucles conectados térmicamente a al menos un transformador de calor de absorción según la presente invención, en el que dichos reactores de bucle se pueden usar en paralelo o en serie.
Las secciones verticales de los segmentos de tubo 301 están provistas de camisas térmicas 302. El calor de polimerización se extrae por medio de agua de refrigeración que circula 309 en estas camisas 302. El agua de refrigeración 201 entra en la camisa 302 de un tubo vertical 301 y circula 309 a través de la siguiente camisa del reactor 302 a través de un tubo de interconexión 310. El agua de refrigeración 202 sale de la camisa del reactor. El agua de refrigeración 202 está además conectada térmicamente a un transformador de calor de absorción 200. Opcionalmente, el agua de refrigeración 202 también puede conectarse térmicamente en paralelo a un sistema de refrigeración separado (no mostrado) tal como refrigeradores evaporativos. Esto se ilustra esquemáticamente mediante las flechas 310. Esto proporciona la ventaja de tener un sistema de respaldo cuando el transformador de calor de absorción está caído por mantenimiento, por ejemplo.
El transformador de calor de absorción 200 incluye un evaporador 203 y una sección de absorción 204, un generador 205 y un condensador 206. El agua de refrigeración 202 del reactor está en contacto térmico con el evaporador 203 y el generador 205. El transformador de calor de absorción utiliza un fluido binario absorbido/absorbente como fluido de trabajo.
El absorbido puede ser agua y el absorbente puede ser una solución acuosa de bromuro de litio.
El absorbido se dosifica 207 en la sección de evaporador 203. El calor del agua de refrigeración 202 en contacto térmico con el evaporador 203 evapora el absorbido para crear absorbato de vapor ilustrado esquemáticamente por las flechas 208. El agua de refrigeración se enfría, por consiguiente, por contacto térmico con el evaporador 203 y se devuelve para enfriar el reactor como se muestra por las flechas 201.
El absorbato de vapor 208 entra en el absorbedor 204 (también denominado en el presente documento la sección de absorción 204). En la sección de absorción 204, la solución absorbente introducida 209 absorbe fácilmente el absorbato de vapor 208. A medida que la solución absorbente 210 absorbe el absorbido, se diluye en el presente documento como "solución débil" (de aquí en adelante indistintamente también como "solución absorbente diluida" o "solución de absorción-absorción" o "solución de absorción débil", o "solución de absorción diluida" o "solución diluida" 210).
La solución débil 210 se enfría en un intercambiador de calor 211 comprendido en el absorbedor 204. El calor de la solución débil 210 se usa en dicho intercambiador de calor 211 para producir vapor 213 a partir de un condensado de vapor 212 recuperado de la unidad de polimerización. La solución débil enfriada 210 se envía a un economizador 215 en el que se enfría adicionalmente mediante intercambio de calor y la solución débil enfriada adicional 214 se envía al generador 205 a través de la válvula de expansión 218.
El generador 205 incluye un tubo de calor 216 a través de la cual circula agua 202 desde el reactor 300. El generador 205 también está en contacto con un condensador 206. El condensador 206 requiere una corriente de agua fría usualmente de un sistema de enfriamiento 217. La solución débil 214 se introduce en el generador 205, en el que se lleva a ebullición. La acción de ebullición cambia el absorbido a un absorbato de vapor 219 que deja la solución débil que se concentra 222 tras la ebullición, denominada en lo sucesivo "solución concentrada" (también denominada indistintamente en el presente documento "solución absorbente" o "solución absorbente concentrada" o "solución de absorción concentrada"). El vapor absorbente 219 es atraído por el condensador 206, serpentín 217. Preferentemente, el agua fría circula a través del serpentín 217. El absorbato de vapor se condensa 229 en un estanque líquido 220 en el que se recoge y se bombea nuevamente con la bomba 221 a la sección de evaporador
203. La solución absorbente se concentra 222 y se bombea de nuevo 223 a través del economizador 215, en el que se precalienta. En el economizador 215 se intercambia calor entre la solución débil 210 y la solución concentrada
222. La solución absorbente concentrada precalentada 209 se devuelve luego a la sección de absorción 204.
El sistema de acuerdo con la Figura 1 permite el uso eficiente del calor generado durante la reacción de polimerización para producir vapor a partir de un condensado de vapor recuperado de la unidad de polimerización usando un transformador de calor de absorción.
La figura 2 representa un transformador de calor de absorción 400 de doble etapa (también denominado indistintamente en el presente documento "etapa doble" o "efecto doble"), conectado térmicamente a los tubos de calor de al menos un reactor de polimerización (no mostrado), de acuerdo con otra realización de la invención.
El agua de refrigeración 602 que sale del reactor de polimerización está conectada térmicamente a un primer transformador de calor de absorción 600, en el que dicha agua de refrigeración 602 se enfría y se devuelve enfriada 601 al reactor. Opcionalmente, el agua de refrigeración también puede conectarse térmicamente en paralelo a un sistema de refrigeración separado (no mostrado), tal como refrigeradores evaporativos. Esto tiene la ventaja de tener un sistema de respaldo cuando el transformador de calor de absorción está caído por mantenimiento, por ejemplo.
El primer transformador de calor de absorción 600 incluye un primer evaporador 603, una primera sección de absorción 604, un primer generador 605 y un primer condensador 606. El agua de refrigeración 602 del reactor está en contacto térmico con el primer evaporador 603 y el primer generador 605 y está utilizado para calentar tanto el primer evaporador 603 como el generador 605. El transformador de calor de absorción utiliza un fluido binario absorbido/absorbente como fluido de trabajo.
Un absorbido condensado se dosifica 607 en el primer evaporador 603. El calor del agua de refrigeración 602 en contacto térmico con el primer evaporador 603 evapora el absorbido para crear absorbato de vapor ilustrado esquemáticamente por las flechas 608. Por lo tanto, el agua de refrigeración se enfría por contacto térmico con el primer evaporador 603 y se devuelve para enfriar el reactor como se muestra mediante las flechas 601.
El absorbato de vapor 608 entra en el primer absorbedor 604. En el primer absorbedor 604, la solución absorbente introducida 609 absorbe fácilmente el absorbato de vapor 608. A medida que la solución absorbente 610 absorbe el absorbido, se diluye de aquí en adelante denominada "solución absorbente débil", "solución débil "o" solución diluida "610.
La solución débil 610 se enfría en un primer intercambiador de calor 611 comprendido en el primer absorbedor 604. El calor de la solución débil 610 se usa en dicho primer intercambiador de calor 611 para producir vapor 613 a partir de un condensado de vapor 612 recuperado de la unidad de polimerización. La solución débil enfriada 610 se envía a un primer economizador 615, en el que se enfría adicionalmente por intercambio de calor. La solución débil enfriada adicional 614 se envía al primer generador 605 a través de la válvula de expansión 618.
El primer generador 605 incluye un tubo de calor 616 a través de la cual circula agua 602 desde el reactor 600. El
primer generador 605 también está en contacto con un primer condensador 606. El primer condensador 606 usa una corriente de agua fría, habitualmente de un sistema de refrigeración 617. La solución débil 614 se introduce en el primer generador 605, en el que se lleva a ebullición. La acción de ebullición cambia el absorbido a un absorbato de vapor 619 que deja la solución débil que se concentra 622 tras la ebullición. El absorbato de vapor 619 es atraído al serpentín 617 del primer condensador 606. Preferentemente, el agua fría circula a través de el serpentín 617. El absorbato de vapor se condensa 629 en un estanque líquido 620, en el que se acumula. El absorbido condensado 620 se presuriza con la bomba 621. El absorbido condensado presurizado 607 se devuelve a la primera sección de evaporador 603. La solución absorbente se concentra 622 y se bombea 623 de vuelta a través de un primer economizador 615, en el que se precalienta. En el primer economizador 615, se intercambia calor entre la solución débil 610 y la solución concentrada 622. La solución absorbente precalentada 609 se devuelve luego al primer absorbedor 604.
El vapor 613 producido usando el primer transformador de calor de absorción 600 se usa como fuente caliente para un segundo transformador de calor de absorción 700, y dicho segundo transformador de calor de absorción 700 se usa para producir vapor 413 a partir de un condensado de vapor 412 recuperado de la unidad de procedimiento de polimerización ( no mostrada).
El vapor 613 producido usando el primer transformador de calor de absorción 600 se pone en contacto térmicamente con un absorbido condensado 407 en un segundo evaporador 403, por lo que el absorbido condensado 607 se vaporiza para formar absorbido de vapor 408. Dicho absorbato de vapor 408 se introduce en un segundo absorbedor
404. En el segundo absorbedor 404, la solución absorbente introducida 409 absorbe fácilmente el absorbato de vapor 408. A medida que la solución absorbente 410 absorbe el absorbido, se diluye (de aquí en adelante denominada indistintamente a "solución débil" o "solución diluida" 410).
La solución débil 410 se enfría en un segundo intercambiador de calor 411 comprendido en el segundo absorbedor
404. El calor de la solución débil 410 se usa en dicho intercambiador de calor 411 para producir vapor 413 a partir de un condensado de vapor 412 recuperado de la unidad de polimerización. La solución débil enfriada 410 se envía a un segundo economizador 415 en el que se enfría adicionalmente mediante intercambio de calor y la solución débil enfriada adicional 414 se envía a un segundo generador 405 a través de la válvula de expansión 418.
El segundo generador 405 incluye un tubo de calor 416 a través del cual circula vapor 613 producido utilizando el primer transformador de calor de absorción. El segundo generador 405 también está en contacto con un segundo condensador 406. El segundo condensador 406 requiere una corriente de agua fría, habitualmente procedente de un sistema de refrigeración 417. La solución débil 414 se introduce en el segundo generador 405, en el que se lleva a ebullición. La acción de ebullición cambia el absorbato a un 419 absorbato de vapor que deja la solución débil, que se concentra 422 tras la ebullición. El absorbato de vapor 419 es atraído por el serpentín 417 del segundo condensador 406. Preferentemente, el agua fría circula a través del serpentín 417. El absorbato de vapor se condensa 429 en un estanque líquido 420, en el que se recoge y se bombea nuevamente con la bomba 421 al segundo evaporador 403. La solución absorbente se concentra 422 y se bombea 423 de nuevo a través de un segundo economizador 415, en el que se precalienta. En el segundo economizador 415 se intercambia calor entre la solución débil 410 y la solución concentrada 422. La solución absorbente precalentada 409 se devuelve a continuación al segundo absorbedor 404.
En el sistema de acuerdo con la figura 2, usando el transformador de calor de absorción de doble efecto, permite el uso eficiente del calor generado durante la reacción de polimerización para producir vapor, preferentemente vapor a alta presión de un condensado de vapor recuperado de la unidad de polimerización.
Aunque la invención se ha descrito en términos de la realización preferente actualmente, los expertos en la técnica pueden realizar variaciones y modificaciones razonables, y tales variaciones están dentro del ámbito de la invención descrita y las reivindicaciones adjuntas.
La presente invención se puede ilustrar adicionalmente mediante los siguientes ejemplos de la misma, aunque se entenderá que estos ejemplos están incluidos simplemente con fines ilustrativos y no se pretende que limiten el ámbito de la invención, a menos que se indique específicamente de otro modo.
Ejemplos
Ejemplo 1 Uso del transformador de calor de absorción de una sola etapa para producir vapor mediante la recuperación de la energía térmica del agua de refrigeración a 83 ºC de un reactor de polimerización
Un sistema de acuerdo con una realización de la presente invención comprende un reactor de polimerización conectado térmicamente con un transformador de calor de absorción de etapa única que usa una solución acuosa de bromuro de litio como fluido de trabajo binario.
La figura 3 representa un dibujo esquemático de la configuración básica según la invención del transformador de calor de absorción, en el que Q es Duty (vatio) y P es potencia (vatio). El transformador de calor comprende una unidad de circulación para proporcionar un ciclo de absorción que incluye un evaporador 100; un absorbedor 101, un generador 107; un condensador 109; y un intercambiador de calor 104 (economizador) entre los pasos de solución y
desde el absorbedor 101 y el generador 107. El agua de refrigeración caliente 15 de los reactores se usa para calentar el primer generador 107 y el primer evaporador 100 de la bomba de absorción. Dicha agua de refrigeración 15 caliente se enfría de ese modo usando dicho transformador de calor de absorción y se devuelve 16 al reactor para enfriar la reacción de polimerización.
Parte del calor del agua de refrigeración 15 a una temperatura de 83 ºC se proporciona al evaporador 100 que evapora el absorbato (agua) para crear vapor de agua ilustrado esquemáticamente en 4, y que se envía a una sección de absorción 101, que comprende el absorbedor 102 per se y un intercambiador de calor 103. El absorbedor (mezclador) 102 se usa para mezclar y provocar la absorción del vapor de agua 4 en la solución concentrada 10 (que están en fases diferentes).
En la sección de absorción 101, la solución absorbente (solución de bromuro de litio) 10 tiene una presión de vapor menor que la del agua evaporada de la sección 100 y absorbe fácilmente el vapor de agua 4 en la solución. A medida que la solución de bromuro de litio absorbe agua, se diluye 5 (en adelante en el presente documento denominada solución débil 5).
La sección de absorción 101, también comprende la unidad de intercambio de calor 103 que utiliza el calor producido durante el procedimiento de absorción para producir vapor 9 a partir de un condensado de vapor 12 recuperado de la unidad de proceso de polimerización. La absorción de vapor de agua 4 por la solución concentrada 10 libera una cantidad de calor que se recuperará en la unidad de intercambio de calor (intercambiador de calor) 103 por el condensado 12 a 90 ºC, para producir vapor 9.
A continuación, la solución débil 8 se transporta a través de un economizador 104, en el que se enfría adicionalmente 18 y posteriormente se gasta en una válvula de expansión 105 antes de enviarse 19 al generador
107.
Parte del calor del agua de refrigeración se proporciona al generador 107 a una temperatura de 83 ºC para vaporizar el agua en la solución débil 19. El vapor 1 producido en el generador 107 se envía a un condensador 109. La solución de bromuro de litio concentrado 6 en el generador 107 es bombeada 7 por la bomba 108 al economizador 104 para precalentar la solución concentrada.
Las mejores condiciones de trabajo se obtienen cuando se usa una solución de bromuro de litio concentrado a una concentración de aproximadamente 60 % de bromuro de litio en peso en agua y cuando la presión en el generador es de aproximadamente 0,005 MPa.
La solución concentrada precalentada 10 se devuelve al absorbedor 102. El vapor de agua 1 se envía al condensador 109 es condensado por la fuente fría 13. Según la presente invención, los mejores resultados se miden cuando la fuente fría 13 en el condensador 109 está a un máximo de 20 ºC. En este ejemplo, el vapor 1 producido en el generador 107 se envía al condensador 109 y se enfría a una temperatura de aproximadamente 30 ºC.
A continuación, el agua condensada 2 se comprime a presión alta mediante una bomba 110 y se devuelve al evaporador 100. Preferentemente, el agua condensada 2 se presuriza a 0,037 MPa utilizando la bomba 110.
Parte del calor del agua de refrigeración 15 del reactor de polimerización a una temperatura de 83 ºC se proporciona al evaporador 100, que evapora el agua condensada para crear vapor de agua 4. Preferentemente, el evaporador 100 está a una presión de aproximadamente 0,037 MPa. El agua condensada 3 se evapora a aproximadamente 75 ºC.
El vapor de agua 4 es admitido en el absorbedor 101, en el que es absorbido por la solución concentrada 10 y se cierra el ciclo.
La Tabla 1 presenta la temperatura, la presión, el caudal, la fracción de vapor del flujo diferente del sistema de acuerdo con la realización de la presente invención ilustrada en la Figura 3.
Tabla 1 5
Caudal
Temperatura (ºC) Presión (MPa) Caudal másico (kg/s) Caudal molar (kmol/s) Frac. de LiBr másico (% P) Fracción de vapor molar
1
75 0,05 1,3 0,07 0
1
13
20 1,013 112 6,2 0 0
14
27 1,013 112 6,2 0 0
2
30 0,05 1,3 0,07 0 0
3
30 0,37 1,3 0,07 0 0
15
83 1,013 158 8,77 0 0
16
78 1,013 158 8,77 0 0
4
75 0,37 1,3 0,07 0 1
10
100 0,37 18,24 0,66 60,1 0
5
122 0,37 19,54 0,73 56,3 0,08
(continuación)
Caudal
Temperatura (ºC) Presión (MPa) Caudal másico (kg/s) Caudal molar (kmol/s) Frac. de LiBr másico (% P) Fracción de vapor molar
8
102 0,37 19,54 0,73 56,3 0
18
80 0,37 19,54 0,73 56,3 0
19
68 0,05 19,54 0,73 56,3 0,01
6
75 0,05 18,24 0,66 60,1 0
7
75 0,37 18,24 0,66 60,1 0
12
90 1,013 1,4 0,077 0 0
9
102 1,013 1,4 0,077 0 1
La Tabla 1 muestra que cuando se usa agua de refrigeración del reactor a 83 ºC, se puede generar vapor a baja presión (0,1 bar) a 102 ºC con un caudal de 1,4kg/s o 5 ton/h.
El coeficiente de rendimiento del ciclo es: COP = 573,296.48/(584710,00 + 573406,42) = 0,49.
El uso del transformador de calor de absorción permite producir vapor a baja presión (1 bar) con una tasa satisfactoria, por ejemplo, con un caudal de agua de refrigeración de aproximadamente 1000m3/h y a una temperatura del agua de refrigeración de 78 °C, 83 °C y 88 °C, el caudal de vapor es, respectivamente, 4,5 ton/h, 5 ton/h y 5,5 ton/h.
El vapor producido usando el transformador de calor de absorción es vapor a baja presión. Para obtener vapor a alta presión, se usa un termocompresor.
Los termocompresores se utilizan para arrastrar y comprimir un fluido a baja presión a una presión/temperatura intermedia reutilizable.
Los termocompresores usan vapor o gas a alta presión como fluido motriz. En el presente ejemplo, el fluido motriz es vapor a alta presión a 189 ºC y 1,2 MPa que está disponible en el sitio. El fluido motriz entra en un cofre de vapor y se expande a través de una boquilla convergente divergente. El fluido a alta velocidad arrastra el vapor a baja presión a 102,2 ºC y 0,1 MPa que entra en una entrada de succión, que fuerza la entrada de ambos a una cámara de mezclado, en la que se combinan los dos fluidos. A continuación, los fluidos mezclados se vuelven a comprimir a una presión intermedia a 120 ºC y 0,2 MPa a través de un difusor, que funciona como una boquilla al contrario, reconvirtiendo la energía de velocidad a energía de presión. Los mejores resultados se obtienen con una relación de caudal (motivo del caudal/caudal de vapor a baja presión) de 0,28.
El acoplamiento de al menos un transformador de calor de absorción con un termocompresor para producir vapor a alta presión es particularmente ventajoso en cuanto a los costes, ya que el termocompresor no necesita ninguna entrada de energía.
Ejemplo 2 Utilización de un transformador de calor de absorción de doble etapa para producir vapor mediante la recuperación de la energía térmica del agua de refrigeración a 83 ºC de un reactor de polimerización
Un sistema de acuerdo con una realización de la presente invención comprende un reactor de polimerización conectado térmicamente con un transformador de calor de absorción de doble etapa que usa una solución acuosa de bromuro de litio como fluido de trabajo binario.
La figura 4 representa un dibujo esquemático de la configuración básica según la invención del transformador de calor de absorción de doble etapa. El transformador de calor comprende dos unidades de circulación para proporcionar dos ciclos de absorción, incluyendo el primer ciclo de absorción un primer evaporador 100; un primer absorbedor 101, un primer generador 107; un primer condensador 109; y un primer intercambiador de calor 104 (economizador) entre los pasos de la solución y desde el primer absorbedor 101 y el primer generador 107, incluyendo el segundo ciclo de absorción un segundo evaporador 500; un segundo absorbedor 501, un segundo generador 507; un segundo condensador 509; y un segundo intercambiador de calor 504 (economizador) entre los pasos de la solución y desde el segundo absorbedor 501 y el segundo generador 507, estando el primer y el segundo ciclos de absorción conectados térmicamente a través de los tubos del vapor producido utilizando el primer ciclo de absorción. El agua de refrigeración caliente 15 de los reactores se usa para calentar el primer generador 107 y el primer evaporador 100 de la primera unidad de absorción. El vapor producido en el primer ciclo de absorción se usa para calentar el segundo generador 507 y el segundo evaporador 500 del segundo ciclo de absorción. El agua de refrigeración 15 caliente se enfría de ese modo usando el primer ciclo de absorción y se devuelve 16 al reactor para enfriar la reacción de polimerización.
La solución débil de bromuro de litio 19 en el primer ciclo de absorción se calienta en el generador 107 mediante el calor del agua de refrigeración 15 (no mostrada) para generar un vapor de agua 1, y la solución concentrada de bromuro de litio 6. La solución de bromuro de litio concentrado 6 se libera en al absorbedor 101 a través del intercambiador de calor 104 mediante la acción de bombeo de la bomba 108. El vapor de agua 11 generado en el
generador 107 entra en el condensador 109 para su condensación. El vapor de agua condensada 2 se comprime y se bombea 110 al evaporador 100 para su evaporación 4. El calor de evaporación necesario en el evaporador 100 se transfiere desde el calor del agua de refrigeración 15 del reactor.
En el absorbedor 102, la solución de bromuro de litio concentrado 10 absorbe el vapor de agua 4 evaporado en el evaporador 100, y después de diluirse por absorción de agua, la solución de bromuro de litio 5 diluida se enfría en el intercambiador de calor 103, que se utiliza para producir vapor 9 desde el condensado de vapor 12 (disponible en el sitio).
La solución diluida 58 se dosifica en el economizador 104, en el que se enfría más antes de devolverla 18 al generador 107. En el generador, la solución diluida 19 se lleva a ebullición para generar vapor de agua 1 y la solución de bromuro de litio concentrado 9.
El vapor 9 producido en la primera unidad de absorción se usa adicionalmente en el segundo ciclo de absorción.
Parte del calor del vapor 9 se proporciona al segundo evaporador 500, que evapora el absorbato (agua) para crear vapor de agua 54. El vapor de agua 54 se envía a una segunda sección de absorción 501, que comprende un segundo absorbedor 502 per se y un segundo intercambiador de calor 503. El segundo absorbedor (mezclador) 502 se usa para mezclar y provocar la absorción del vapor de agua 54 en la solución concentrada 50 (que están en fases diferentes).
En la segunda sección de absorción 501, la solución absorbente (solución de bromuro de litio) 50 tiene una presión de vapor menor que la del agua evaporada de la sección 500 y absorbe fácilmente el vapor de agua 54 en la solución. A medida que la solución de bromuro de litio absorbe agua, se diluye 57 (en adelante en el presente documento denominada solución débil 57).
La segunda sección de absorción 501, también comprende la segunda unidad de intercambio de calor 503 que utiliza el calor producido durante el procedimiento de absorción para producir vapor a alta presión 9 a partir de un condensado de vapor 55 recuperado de la unidad de proceso de polimerización. La absorción de vapor de agua 54 por la solución concentrada 50 libera una cantidad de calor que se recuperará en la segunda unidad de intercambio de calor (intercambiador de calor) 503 por el condensado 55, para producir vapor 59.
A continuación, la solución débil 58 se transporta entonces a través de un segundo economizador 504, en el que se enfría adicionalmente 60 y posteriormente se gasta en una válvula de expansión 505 antes de enviarse 61 al segundo generador 107.
Parte del calor del vapor 9 generado usando el primer ciclo de absorción se proporciona al segundo generador 507 para vaporizar el agua en la solución débil 61.
Las mejores condiciones de trabajo se obtienen cuando se usa una solución de bromuro de litio concentrado a una concentración de aproximadamente 66,1 % de bromuro de litio en peso en agua y cuando la temperatura en el segundo generador 507 es 95 ºC y la presión en el segundo generador 507 es de aproximadamente 0,0088 MPa.
El vapor 51 producido en el segundo generador 507 se envía a un segundo condensador 509. La solución de bromuro de litio concentrado 62 en el segundo generador 507 es bombeada 65 por la bomba 508 al economizador 504 para precalentar la solución concentrada bombeada 65.
La solución concentrada precalentada 50 se devuelve al absorbedor 502. El vapor de agua 51 se envía al condensador 509, en el que se condensa mediante la fuente fría 14 que sale del primer condensador 109.
A continuación, el agua condensada 52 se comprime a presión alta mediante una bomba 510 y se devuelve al evaporador 500, en el que se evapora 54 antes de ser admitida en la unidad de absorción 501, cerrando el ciclo.
El vapor producido usando el segundo ciclo de absorción es de aproximadamente 0,2 MPa.
La Tabla 2 presenta la temperatura, la presión, el caudal, la fracción de vapor del flujo diferente del sistema de acuerdo con la realización de la presente invención ilustrada en la Figura 4.
Tabla 2
Caudal
Temperatura (ºC) Presión (MPa) Caudal másico (kg/s) Frac. de LiBr másico (% P) Fracción de vapor
Primer ciclo de absorción
1
75 0,0049 1,3 0
1
2
30 0,0049 1,3 0 0
3
30 0,0370 1,3 0 0
4
75 0,0370 1,3 0 1
5
122 0,0370 19,56 56,1 0,08
6
75 0,0049 18,26 60,1 0
(continaución)
Caudal
Temperatura (ºC) Presión (MPa) Caudal másico (kg/s) Frac. de LiBr másico (% P) Fracción de vapor
7
75 0,0370 18,26 60,1 0
8
102 0,0370 19,56 56,1 0
9
104,5 1,013 1,4 0 1
10
100 0,0370 18,26 60,1 0
12
90 1,013 1,4 0 0
13
20 1,013 112 0 0
14
27 1,013 112 0 0
15
83 1,013 158 0 0
16
78 1,013 158 0 0
18
80 0,0370 19,56 56,1 0
19
68 0,0049 19,56 56,1 0,01
Segundo ciclo de absorción
51
95 0,088 0,7 0 1
52
43 0,088 0,7 0 0
53
43 0,840 0,7 0 0
54
95 0,840 0,7 0 1
50
100 0,840 9,48 63,1 0
57
150,9 0,840 10,18 58,7 0,05
58
102 0,840 10,18 58,7 0
60
97,6 0,840 10,18 58,7 0
61
85 0,088 10,18 58,7 0,01
62
95 0,088 9,48 63,1 0
65
95 0,840 9,48 63,1 0
92
104 1,013 0,67 0 1
91
104 1,013 0,72 0 1
64
30,7 1,013 112 0 0
56
72 1,013 0,72 0 0
55
90 2 0,76 0 0
59
124,3 2 0,76 0 1
Este sistema de doble etapa permite obtener vapor de 5,9 a 0,2 MPa y a una temperatura alta de 124 ºC con un caudal de aproximadamente 2,7 ton/h para un caudal de agua de refrigeración de 1000m3/ h y una temperatura de 83 ºC.
5 El coeficiente de rendimiento de los ciclos de absorción de doble etapa es 0,27.
Comparación con el documento WO2009/010514
El coeficiente de rendimiento utilizado en el documento WO2009/010514 es la relación entre la cantidad de calor producido y la energía eléctrica consumida (Ejemplo 1 del documento WO2009/010514). En el documentos WO2009/010514, la energía recuperada del agua de refrigeración del reactor de polimerización se reutiliza a una
10 temperatura más alta, pero a costa de la energía mecánica añadida. Esto se mostrará a continuación.
Por ejemplo, tomando la primera línea de la Tabla 1, parte del Ejemplo 1 de D1, se producen 62,42 kW de vapor consumiendo 16,31 kW de potencia eléctrica. Al mirar al CO2 en este caso, con la eficiencia habitual del 90 % en una caldera y 4 0% para la generación de electricidad en una central eléctrica convencional alimentada con gas, diésel o carbón, se encuentran las equivalencias siguientes:
15 W = 16,31 kW equivalente a 16,31/0,4 = 40,78 emisión de CO2 Qrec = 62,42 kW equivalente a 62,42/0,9 = 69,36 emisión de CO2.
Por lo tanto, El coeficiente de rendimiento expresado como energía primaria equivalente:
Qrec/W = 69,36/40,78 = 1,70.
Obsérvese que: Qevap = 42,74 kW equivalente a 42,74/0,9 = 47,49 emisión de CO2 (pero este término es realmente
20 cero para los fines del COP, expresado como energía primaria equivalente, ya que esta energía es calor desperdiciado)
De manera análoga, con la primera línea de la Tabla 2, parte del ejemplo 1 de D1, la comparación es:
W = 15,24 kW equivalente a 15,24/0,4 = 38,10 emisión de CO2
Qrec = 39,34 kW equivalente a 39,34/0,9 = 43,71 emisión de CO2.
El coeficiente de rendimiento expresado como energía primaria equivalente: Qrec/W = 43,71/38,10 = 1,15. Obsérvese que: Qevap = 24,10 kW equivalente a 24,1/0,9 = 26,78 emisión de CO2 (pero este término es realmente cero para los fines del COP, expresado como energía primaria equivalente, ya que esta energía es calor 5 desperdiciado) En el ejemplo 1 de la presente invención, se muestra que solo 200 W de potencia mecánica o eléctrica es suficiente para recuperar 573 kW de energía térmica. W = 0,2 kW equivalente a 0,2/0,4 = 0,5 emisión de CO2 Qrec = 573 kW equivalente a 573/0,9 = 636,67 emisión de CO2. 10 El coeficiente de rendimiento expresado como energía primaria equivalente
Qrec/W = 636,67/0,5 = 1273 Por lo tanto, en emisión de CO2 equivalente, el transformador de calor de absorción es superior. Esto indica que la energía predominantemente térmica entra en juego en la presente invención, lo que es una
ventaja distintiva en comparación con el documento WO 2009/10514, que requiere un gran aporte de energía 15 mecánica/eléctrica.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de producción de vapor usando calor recuperado de una reacción de polimerización para producir poliolefinas, que comprende las etapas de:
    (a)
    poner en contacto térmicamente dicha reacción de polimerización con un fluido refrigerante, de manera que el fluido refrigerante elimine el calor de dicha reacción,
    (b)
    poner en contacto térmicamente al menos parte de dicho fluido refrigerante con al menos un ciclo de absorción usando una fracción absorbida y una solución absorbente, transfiriendo de este modo calor desde el fluido refrigerante a dicho ciclo de absorción, usando dicho ciclo de para producir vapor a partir de un condensado, en el que el ciclo de absorción comprende
    i) vaporizar una fracción absorbida condensada usando calor de dicho fluido refrigerante, generando de este modo absorbato de vapor, ii) exponer el absorbato de vapor a la solución absorbente de manera que la solución absorbente absorba el absorbato de vapor, diluyendo de este modo la solución absorbente y produciendo una solución absorbente diluida, iii) eliminar al menos parte del calor de dicha solución absorbente diluida y usar dicho calor eliminado para producir vapor a partir de un condensado conectado térmicamente a dicho ciclo de absorción, iv) usar calor del fluido refrigerante para calentar la solución absorbente diluida a una temperatura suficiente para vaporizar el absorbato y producir un absorbato de vapor y una solución absorbente concentrada; devolver la solución absorbente para su uso en la etapa de absorción (ii) v) condensar el absorbato de vapor para formar un absorbato condensado y devolver el absorbato condensado a vaporizar en la etapa (i).
  2. 2.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente la etapa de eliminar adicionalmente al menos parte del calor de dicha solución absorbente diluida después de la etapa (iii) y usar dicho calor eliminado para calentar la solución absorbente concentrada obtenida en la etapa (iv) antes de devolver dicha solución absorbente concentrada a la etapa de absorción (ii).
  3. 3.
    Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que dicho al menos un ciclo de absorción comprende dos zonas de presión.
  4. 4.
    Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el vapor producido en la etapa (b) se presuriza adicionalmente usando un termocompresor.
  5. 5.
    Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende adicionalmente la etapa de usar el vapor producido en la etapa (iii) de un primer ciclo de absorción como fuente de calor para un segundo ciclo de absorción y usar dicho segundo ciclo de absorción para producir vapor a partir de un condensado.
  6. 6.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dicho segundo ciclo de absorción comprende dos zonas de presión.
  7. 7.
    Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, en el que dicho segundo ciclo de absorción utiliza un absorbato y una solución absorbente, y comprende las etapas de:
    i1) vaporizar un absorbato condensado usando calor del vapor producido usando el primer ciclo de absorción, generando de este modo absorbato de vapor, ii1) exponer el absorbato de vapor a la solución absorbente de manera que la solución absorbente absorba el absorbato de vapor, diluyendo así dicha solución absorbente y produciendo una solución absorbente diluida, iii1) eliminar al menos parte del calor de dicha solución absorbente diluida y usar dicho calor eliminado para producir vapor a partir de un condensado conectado térmicamente a dicho ciclo de absorción, iv1) usar calor del vapor producido usando el primer ciclo de absorción, para calentar la solución absorbente diluida a una temperatura suficiente para vaporizar el absorbente para producir un absorbato de vapor y una solución absorbente concentrada; devolver la solución absorbente concentrada para su uso en la etapa de absorción (ii1) v1) condensar el absorbato de vapor para formar un absorbato condensado y devolver el absorbato condensado a vaporizar en la etapa (i).
  8. 8.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende adicionalmente la etapa de eliminar adicionalmente al menos parte del calor de dicha solución absorbente diluida después de la etapa (iii1) y usar dicho calor eliminado para calentar la solución absorbente concentrada obtenida en la etapa (iv1) antes de devolver dicha solución absorbente concentrada a la etapa de absorción (ii1).
  9. 9.
    Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que dicho vapor producido en la etapa (iii1) es vapor a alta presión.
  10. 10.
    Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho absorbato es agua y
    dicha solución absorbente es una solución de LiBr en agua.
  11. 11.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la concentración de la solución absorbente de LiBr es al menos 58 % en peso.
  12. 12.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la concentración de la solución absorbente de LiBr varía de 58 % a 65 % en peso.
  13. 13.
    Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la reacción de polimerización se realiza en un reactor y comprende las etapas de
    -introducir en dicho reactor una o más reactantes de olefina, catalizadores de la polimerización y diluyentes, y, mientras circulan dichos reactantes, catalizadores y diluyentes, -polimerizar dichos uno o más reactantes de olefina para producir una suspensión de polímero que comprende esencialmente diluyente líquido y partículas de polímero de olefina sólida, -controlar la temperatura del reactor usando el fluido refrigerante y recuperar al menos una parte de la energía térmica de dicho fluido refrigerante usando un ciclo de absorción en contacto térmico con dicho fluido refrigerante, -permitir que dicha suspensión de polímero sedimente, y -descargar la suspensión de polímero sedimentado fuera de dicho reactor.
  14. 14.
    Uso de un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 para enfriar una reacción de polimerización para producir poliolefina.
  15. 15.
    Una unidad productora de poliolefina, que comprende:
    medios para alimentar monómero, un comonómero, diluyente, un catalizador de la polimerización y, opcionalmente, hidrógeno a al menos un reactor de polimerización; un sistema de reactor que comprende al menos un reactor de la polimerización que define un camino de flujo para una suspensión de polímero, estando provisto dicho reactor de una camisa térmica para enfriar dicho reactor, una o más líneas para descargar dicha suspensión de polímero de dicho reactor de polimerización, al menos un transformador de calor de absorción adecuado para realizar el procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que dicho al menos un reactor de polimerización está acoplado térmicamente a un generador y un evaporador comprendidos en al menos un transformador de calor de absorción adecuado para realizar el procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, comprendiendo además dicho transformador de calor un absorbedor que está acoplado térmicamente a al menos una unidad de producción de vapor.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2065641A3 (de) * 2007-11-28 2010-06-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieben eines Durchlaufdampferzeugers sowie Zwangdurchlaufdampferzeuger
KR101453636B1 (ko) * 2010-02-05 2014-10-22 토탈 리서치 앤드 테크놀로지 펠루이 폴리올레핀 제조 방법
US9193105B1 (en) * 2011-08-31 2015-11-24 Consolidated Nuclear Security, LLC Casting fine grained, fully dense, strong inorganic materials
EP2615119B1 (en) * 2012-01-12 2016-10-26 Evonik Degussa GmbH Cooling neutralized acrylic acid by means of an absorption chiller
CA2917125A1 (en) * 2013-07-10 2015-01-15 Renmatix, Inc. Energy recovery when processing materials with reactive fluids
US9328963B2 (en) 2013-07-10 2016-05-03 Renmatix, Inc. Energy recovery when processing materials with reactive fluids
EP3098549B1 (en) * 2015-05-26 2018-07-11 General Electric Technology GmbH Lignite drying with a heat recovery circuit
US10487694B2 (en) 2015-12-08 2019-11-26 Applied Research Associates, Inc. Dry cooling system using thermally induced vapor polymerization
US9702596B2 (en) * 2015-12-08 2017-07-11 Applied Research Associates, Inc. Dry cooling system using thermally induced vapor polymerization
US9920658B2 (en) 2015-12-08 2018-03-20 Applied Research Associates, Inc. Dry cooling system using thermally induced vapor polymerization
US10752821B2 (en) 2015-12-08 2020-08-25 Applied Research Associates, Inc. Dry cooling systems using thermally induced polymerization
US10066142B2 (en) 2015-12-08 2018-09-04 Applied Research Associates, Inc. Dry cooling system using thermally induced vapor polymerization
US10258953B2 (en) 2016-08-05 2019-04-16 Covestro Llc Systems and processes for producing polyether polyols
JP6895024B2 (ja) * 2018-03-29 2021-06-30 エックスワイゼット エナジー グループ、エルエルシー 1次熱伝達ループ、発電サイクル・ループ、及び中間熱伝達ループを備える多重閉ループを使用して熱及び電力を生成するためのシステム及び方法
US11180587B2 (en) 2019-12-13 2021-11-23 Chevron Phillips Chemical Company Lp Polymerization of propylene
EP4255999A1 (en) 2020-12-07 2023-10-11 XYZ Energy Group, LLC Multiple loop power generation using super critical cycle fluid with split recuperator
CN113893794B (zh) * 2021-10-08 2022-06-28 江苏科利新材料有限公司 氯化聚乙烯的节能型生产系统
CN114225856A (zh) * 2021-12-01 2022-03-25 浙江智英石化技术有限公司 一种乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置及工艺
EP4269758A1 (en) 2022-04-28 2023-11-01 Borealis AG Method for recovering energy
EP4269757A1 (en) 2022-04-28 2023-11-01 Borealis AG Method for recovering energy

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5941648B2 (ja) * 1978-04-18 1984-10-08 ユニオン・カ−バイド・コ−ポレ−シヨン 冷却手段を有する垂直流動床反応器系での発熱重合及びその装置
US5584193A (en) * 1994-04-26 1996-12-17 York International Corporation Absorption-type refrigeration systems and methods
BRPI0514170B1 (pt) 2004-08-27 2017-04-25 Chevron Phillips Chemical Co Lp sistema de fabricação para produzir poliolefina e método para operar um processo de fabricação de poliolefina
CN101004303B (zh) * 2007-01-08 2010-05-19 李华玉 三级第一类吸收式热泵
EP2017291A1 (en) 2007-07-16 2009-01-21 Total Petrochemicals Research Feluy Method for optimizing energy efficiency in a polymerization process.
CN101261054A (zh) * 2007-12-29 2008-09-10 清华大学 一种大温升吸收式热泵机组

Also Published As

Publication number Publication date
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US8697819B2 (en) 2014-04-15
PL2448664T3 (pl) 2018-05-30

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