ES2888920T3 - Unidad de polimerización y proceso de polimerización - Google Patents

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Jean-Marc Galewski
Anthony Simoens
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Abstract

Una unidad de polimerización para polimerización iónica de una mezcla de reacción que contiene un o unos monómeros líquidos, por ejemplo, de isobutileno, que comprende un circuito de polimerización y un circuito de refrigerante y un sistema de reactor de intercambiador de calor ("HERS") que es compartido entre el circuito de polimerización y el circuito de refrigerante, en donde · el circuito de polimerización comprende un sistema de tubería de mezcla de reacción conectado a una entrada y una salida del HERS, · el circuito de refrigerante comprende un sistema de tubería de refrigerante conectado a una entrada y una salida del HERS, · el sistema de tubería de mezcla de reacción comprende una bomba de circulación y el circuito de polimerización comprende un sistema de extracción de polímero, caracterizada en que 1. el HERS comprende al menos una sección, 2. la o las secciones de HERS comprenden "n" canales paralelepipedicos (n que es un numero entero superior o igual a 1) para la mezcla de reaccion y "n+1" pasajes para el refrigerante, 3. las rutas de flujo de la mezcla de reaccion en los "n" canales de una seccion estan unidireccionalmente paralelos, 4. las rutas de flujo de refrigerante en los "n+1" pasajes de una seccion estan unidireccionalmente paralelos a las rutas de flujo de la mezcla de reaccion, y 5. el refrigerante no esta en contacto directo con la mezcla de reaccion, el refrigerante es un refrigerante evaporativo y el sistema de tuberia de refrigerante incluye un sistema de licuefaccion de refrigerante.

Description

DESCRIPCIÓN
Unidad de polimerización y proceso de polimerización
Introducción
La presente invención se refiere a procesos y aparato útil para polimerización iónica (rápida) de una mezcla de reacción que contiene monómeros líquidos para la producción del o de los polímeros correspondientes. De manera más particular, la presente invención se refiere a procesos y aparato útil para polimerización catiónica de la mezcla de reacción que contiene isobutileno líquido para la producción del poliisobutileno correspondiente.
Técnica anterior
Es bien conocida la polimerización iónica de monómeros líquidos y de manera más particular la polimerización catiónica de olefinas utilizando catalizadores tipo Friedel-Crafts. El poliisobutileno (“PIB”), de manera más particular poliisobutileno de bajo peso molecular es un polímero industrial muy importante que se produce mediante el proceso de polimerización catiónica. En las últimas décadas, la mayor parte de los esfuerzos de investigación se han concentrado en la producción de PIB altamente reactivo (“HR PIB”) y en el desarrollo de sistemas catalizadores para producir el PIB.
El grado de polimerización del polímero obtenido puede variar dependiendo de la tecnología de polimerización elegida y en la sección de los parámetros que controlan la reacción de polimerización; una variedad de polímeros que tienen diferentes pesos moleculares promedio se puede producir al controlar el grado de polimerización.
US6525149 describe un proceso de polimerización de fase líquida para preparar un producto de poliolefina que tiene propiedades seleccionadas en donde la materia prima y la composición de catalizador se introducen en una mezcla de reacción residual que se recircula en una zona de reacción de reactor de circuito proporcionada en el lado del tubo de un intercambiador de calor de cubierta y tubo a una velocidad de recirculación suficiente para provocar el entremezclado íntimo de la mezcla de reacción residual, la materia prima agregada y la composición de catalizador agregada. El calor de la reacción de polimerización se elimina de la mezcla de reacción íntimamente intermezclada recirculante a una velocidad calculada para proporcionar una temperatura de reacción sustancialmente constante en la misma mientras que la misma se hace recircular en la zona de reacción. Las condiciones en el reactor se dice que son apropiadas para provocar que los componentes olefínicos se introduzcan en la materia prima para someterse a la polimerización para formar el producto de poliolefina deseado en presencia de la composición de
catalizador; la corriente de producto que contiene el producto de poliolefina deseado se retira de la zona de reacción; la introducción de la materia prima en la zona de reacción y el reactivo de la corriente de producto de la zona de reacción se controlan tal que el tiempo de residencia de los componentes olefínicos que se someten a polimerización en la zona de reacción es apropiado para la producción de producto de poliolefina deseado.
US2005215742 (Al) de Rohm y Haas se refiere a un proceso para preparar polímeros mediante polimerización a granel continua en canales no cilindricos, es decir una tecnología típica de rector de flujo de tapón.
US6252016 y US6380324, también de Rohm y Haas, utilizan la misma tecnología como US2005215742 (Al), es decir tecnologías típicas de reactor de flujo de tapón.
La tecnología de reactor de flujo de tapón es inherentemente diferente de la tecnología de reactor de circuito reivindicada donde se presenta la recirculación a través del sistema de tubería de mezcla de reacción que comprende un tubo circulante, el sistema está conectado a una entrada y una salida del sistema de reactor de intercambiador de calor.
WO2013062758 (del mismo Solicitante como US6525149) también describe un método para fabricar un polímero de poliisobutileno en un reactor de circuito recirculante con uno o más tubos de reacción en contacto con un medio de transferencia de calor; en particular, el método incluye controlar el delta P y la reacción de polimerización para proporcionar una velocidad lineal de la mezcla de reacción de al menos (3,35 metros) 11 pies/segundo en el uno o más tubos del reactor de circuito y/o controlar el delta P y la reacción de polimerización para proporcionar relaciones de recirculación específicas. El reactor de tubo y cubierta utilizados en los ejemplos comprende no menos de 1164 tubos con diámetro exterior del tubo de 0,375 pulgadas (9,525 mm).
La morfología de este tipo de reactores de tubo y cubierta genera desventajas inherentes y/o restricciones en términos de posibilidades de operación y desempeños. Por ejemplo, la multitud de tubos no solo requiere condiciones de fabricación rigurosas, sino también impacta negativamente la tecnología correspondiente debido a por ejemplo, - no permite las introducciones separadas de reactivos,
- el reemplazo de tubo debido al ensuciamiento y/o bloqueo es problemático,
- un flujo de refrigerante no divido a través de la sección transversa completa y volumen del reactor favorece a pasajes preferenciales del refrigerante y crea correspondientemente y homogeneidad de refrigerante (por ejemplo, zonas muertas), que a su vez disminuye la eficiencia general del proceso,
- para un dado volumen de reactor, la relación de área superficial a volumen de mezcla de reacción se limita, etc.
De esta manera es aún deseable desarrollar una unidad/proceso de polimerización que permita proporcionar un proceso eficiente de energía que produzca un polímero que tenga una estrecha distribución de peso molecular. Eso es uno de los objetivos de la presente invención Junto con los siguientes objetivos/ventajas como se muestra en la presente invención, es decir
- una superficie de intercambio mejorada entre la mezcla de reacción y el refrigerante, y/o
- un área de una relación de área de transferencia de calor a volumen mejorada, y/o
- una dimensión de tubería de mezcla de reacción mejorada (reducida) (por ejemplo, su longitud) entre la entrada y la salida del reactor de polimerización (zonas que de otra manera tenderían a desarrollar reacción adiabática), y/o
- rutas de flujo de mezcla de reacción mejoradas en el reactor y/o en el sistema de tubería de mezcla de reacción que reduce o aún elimina los pasajes preferenciales perjudiciales de la técnica anterior y/o las zonas muestras y/o
- una dimensión mejorada (reducida) del reactor comparado con, por ejemplo, el reactor tubular de la técnica anterior y/o
- un patrón de caída de presión bajo que se permite en el lado del proceso de la mezcla de ración, y/o
- un control mejorado de etapas de propagación de inicio y/o iniciales de la reacción de polimerización, y/o - un mezclado mejorado de la mezcla de reacción y los componentes del sistema catalizador de las etapas tempranas de la reacción para lograr una reacción homogénea y/o
- la posibilidad de introducir los reactivos (incluido el catalizador) en diferentes ubicaciones en el reactor y/o - un flujo de refrigerante dividido y controlado que elimina los riesgos asociados con los pasajes preferenciales experimentados en la técnica anterior.
Las ventajas adicionales llevadas por la presente invención serán detalladas en la presente descripción.
Invención
Unidad
Figuras - Compendio
Las Figuras 1 y 2 son realizaciones ilustrativas de esquemas de la unidad de polimerización de acuerdo con la presente invención.
La Figura 1 es una realización ilustrativa de una unidad de polimerización de acuerdo con la presente invención.
La Figura 2 es una realización ilustrativa del sistema de reactor e intercambiador de calor (“HERS”) de acuerdo con la presente invención.
Las Figuras 3, 4 y 5 son realizaciones ilustrativas de los esquemas de las condiciones del proceso de polimerización de acuerdo con la presente invención.
Unidad
La presente invención se refiere a una unidad de polimerización de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas 1-13 para la polimerización iónica de un o unos monómeros líquidos que contienen la mezcla de reacción, por ejemplo, de isobutileno, que comprende un circuito de polimerización y un circuito de refrigerante y un sistema de reactor de intercambiador de calor (“HERS”) que es compartido entre el circuito de polimerización y el circuito de refrigerante, en donde
• el circuito de polimerización comprende un sistema de tubería de mezcla de reacción conectado a una entrada y una salida del HERS,
• el circuito de refrigerante comprende un sistema de tubería de refrigerante conectado a una entrada y una salida del HERS,
• el sistema de tubería de mezcla de reacción comprende una bomba de circulación y el circuito de polimerización comprende un sistema de extracción de polímero, caracterizado en que
1. el HERS comprende al menos una sección,
2. las secciones del HERS comprenden “n” canales paralelepipédicos (n es un número entero superior o igual a 1) para la mezcla de reacción y “n+1” pasajes para el refrigerante,
3. las rutas de flujo de la mezcla de reacción en los “n” canales de una sección están unidireccionalmente paralelos, 4. las rutas de flujo del refrigerante en “n+1” pasajes de una sección están unidireccionalmente paralelos a las rutas de flujo de la mezcla de reacción, y
5. el refrigerante no está en contacto directo con la mezcla de reacción.
Unidad - delta T
La presente invención se refiere a una unidad de polimerización para polimerización iónica de un o unos monómeros líquidos que contienen la mezcla de reacción, por ejemplo, de isobutileno que comprende un circuito de polimerización y un circuito de refrigerante y un sistema de reactor intercambiador de calor (“HERS”) que es compartido entre el circuito de polimerización y el circuito de refrigerante, en donde
• el circuito de polimerización comprende un sistema de tubería de mezcla de reacción conectado a una entrada y una salida del HERS,
• el circuito de refrigerante comprende un sistema de tubería de refrigerante conectado a una entrada y una salida del HERS,
• el sistema de tubería de mezcla de reacción comprende una bomba de circulación y el circuito de polimerización comprende un sistema de extracción de polímero, caracterizado en que
1. el HERS comprende al menos una sección,
2. las secciones de HERS comprenden “n” canales paralelepipédicos (n es un número entero superior o igual a 1) para la mezcla de reacción y “n+1” pasajes para el refrigerante,
3. las rutas de flujo de la mezcla de reacción en los “n” canales de una sección están unidireccionalmente paralelos,
4. las rutas de flujo del refrigerante en “n+1” pasajes de una sección están unidireccionalmente paralelos a las rutas de flujo de mezcla de reacción,
5. el refrigerante no está en contacto directo con la mezcla de reacción, y
6. en donde la diferencia de temperatura del refrigerante entre cualquier punto dentro del lado del refrigerante del HERS es menos que 3°C.
La mezcla de reacción de acuerdo con la presente invención comprende por ejemplo, el o Ios monómeros y el sistema catalizador como se define además en la siguiente descripción.
El control de la temperatura dentro del lado del refrigerante del HERS es una característica preferida de acuerdo con la presente invención. Esto se puede controlar, por ejemplo, por el tamaño de Ios “n+1” pasajes para el refrigerante y/o la velocidad de flujo del refrigerante y/o el tipo de refrigerante.
La diferencia de temperatura del refrigerante entre cualquier punto dentro del lado del refrigerante de1HERS de esta manera es de manera preferente menor de 3°C, de manera preferente menor de 2,5°C, menor de 2°C, menor de 1,5°C, por ejemplo, menor de 1°C.
Refrigerante
De acuerdo con la presente invención, el refrigerante es un refrigerante evaporativo, es decir un refrigerante que se evapora al menos parcialmente en el HERS; en la configuración, el sistema de tubería de refrigerante comprende un sistema de licuefacción del refrigerante. No hay estricción con respecto a la sección del refrigerante de acuerdo con la presente invención siempre y cuando se evapore al menos parcialmente en Ios canales del refrigerante de1HERS. Ejemplos ilustrativos de refrigerante preferido que se pueden utilizar de acuerdo con la presente invención son CFC (Clorofluorocarburo), CFO (Clorofluoroolefina), HCFC (Hidroclorofluorocarburo), HCFO (Hidroclorofluoroolefina), HFC (Hidrofluorocarburo), HFO (Hidrofluoroolefina), HCC (Hidroclorocarburo), HCO (Hidocloroolefina), HC (Hidrocarburo, por ejemplo, propano y/o butano), HO (Hidroolefina, por ejemplo, alquenos, por ejemplo, propileno y/o butileno), PFC (Perfluorocarbonuro), PFO (Perfluoroolefina), pCc (Perclorocarburo), Pc O (Percloroolefina), Halon/Haloalcano, Amoniaco y/o mezclas de Ios mismos. El propileno se ha utilizado ventajosamente en el proceso de la presente invención.
Unidad - refrigerante evaporativo
De acuerdo con una realización alternativa, la presente invención se refiere a una unidad de polimerización para polimerización iónica de una mezcla de reacción que contiene uno o unos monómeros líquido, por ejemplo, de isobutileno, que comprende un circuito de polimerización y un circuito de refrigerante y un sistema de reactor de intercambiador de calor (“HERS”) que es compartido entre el circuito de polimerización y el circuito de refrigerante, en donde
• el circuito de polimerización comprende un sistema de tubería de mezcla de reacción conectado a una entrada y una salida del HERS,
• el circuito de refrigerante comprende un sistema de tubería de refrigerante conectado a una entrada y una salida del HERS,
• el circuito de polimerización comprende una bomba de circulación y un sistema de extracción de polímero, caracterizado en que
1. el refrigerante es un refrigerante evaporativo,
2. el sistema de tubería de refrigerante comprende un sistema de licuefacción de refrigerante,
3. el HERS comprende al menos una sección,
4. la o las secciones de HERS comprenden “n” canales paralelepipédicos (n es un número entero superior o igual a 1) para la mezcla de reacción y “n+1” pasajes para el refrigerante,
5. las rutas de flujo de la mezcla de reacción en Ios “n” canales de una sección están unidireccionalmente paralelos, 6. las rutas de flujo del refrigerante evaporativo en Ios “n+1” pasajes de una sección están unidireccionalmente paralelos a las rutas de flujo de mezcla de reacción, y
7. en donde el refrigerante evaporativo no está en contacto directo con la mezcla de reacción.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la diferencia de temperatura del refrigerante evaporativo entre cualquier punto dentro del lado del refrigerante del HERS es menor de 3°C, de manera preferente menor de 2,5°C, menor de 2°C, menor de 1,5°C, por ejemplo, menor de 1°C.
De acuerdo con una realización de la presente invención, el HERS comprende una cubierta que rodea el o Ios canales paralelepipédicos de la mezcla de reacción en Ios cuales el refrigerante evaporativo se hace circular. E1HERS es ventajosamente un reactor tipo placa y cubierta.
De acuerdo con una realización de la presente invención, el circuito de polimerización comprende dos o más HERS en serie, por ejemplo, dos HERS en serie. En la configuración, la salida de la mezcla de reacción del primer HERS se conecta a través del sistema de tubería de mezcla de reacción a la entrada de mezcla de reacción del segundo HERS, y la salida de mezcla de reacción del segundo HERS se conecta a través del sistema de tubería de mezcla de reacción a la entrada de mezcla de reacción del primer HERS.
HERS - material
De acuerdo con una realización de la presente invención, el material utilizado para las placas de Ios canales de mezcla de reacción se selecciona entre aleaciones Monel (por ejemplo, M400), grados de acero de carbono, grados de acero de aleación y/o grados de acero inoxidable; acero de carbono y/o grados de acero de aleación son preferidos, en particular cuando su contenido de cromo es menor de 10% en peso, menor de 5% en peso, menor de 1% en peso, por ejemplo, 0% en peso. El mismo material también se utiliza de manera preferente para todas las placas de1He RS, de manera preferente para el HERS completo.
HERS - canales
De acuerdo con una realización de la presente invención, el HERS es un reactor Platular; en esta configuración Platular, la o las secciones del HERS comprenden de manera preferente “n+1” pasajes que son canales paralelepipédicos (por ejemplo, canales paralelepipédicos de sección rectangular) para el refrigerante evaporativo. En esta configuración, las «2.n» placas principales del o de Ios “n” canales paralelepipédicos (n que es un número entero superior o igual a 1) (por ejemplo, canales paralelepipédicos de sección rectangular) para la mezcla de reacción son de manera preferente compartidos con las placas principales « 2.n » correspondientes del o de Ios canales paralelepipédicos (por ejemplo, canales paralelepipédicos de sección rectangular) para el refrigerante; en una configuración en donde e1HERS comprende solo una sección, las dos placas principales que faltan del o de Ios canales paralelepipédicos para el refrigerante constituyen cada una, una extremidad correspondiente del HERS, como es representado en la Figura 2 acuerdo con la presente invención.
HERS - secciones « x »
De acuerdo con una realización de la presente invención, el HERS comprende al menos dos secciones, de manera preferente “x” secciones (x que es un número entero superior o igual a 2), las secciones están paralelas y en serie (de manera preferente lado por lado).
HERS - rutas de flujo
En la configuración, la ruta de flujo de la mezcla de reacción en una sección está de manera preferente opuesta a la ruta de flujo de la mezcla de reacción en la siguiente sección (“ruta de flujo de serpentina”). Por ejemplo, si la ruta de flujo de la mezcla de reacción en la primera sección es ascendente, su ruta de flujo en la siguiente sección será de manera preferente descendente; la ruta de flujo de la mezcla de reacción en la última sección es de manera preferente descendente. Mientras que la presente invención cubre cualquier dirección apropiada para las rutas de flujo, por ejemplo, oblicua, horizontal o vertical, la ruta es de manera preferente vertical como se muestra en las Figuras 1 y 2 de acuerdo con la presente invención.
Una sección comparte de manera preferente su último pasaje/canal de refrigerante con el primer pasaje/canal de refrigerante de la siguiente sección.
Mientras que la presente invención cubre cualquier dirección apropiada para las rutas de flujo del refrigerante en sus “n+1” pasajes/canales (siempre y cuando las rutas estén unidireccionalmente paralelas a las rutas de flujo de la mezcla de reacción), por ejemplo, oblicua, horizontal o vertical, la ruta es de manera preferente vertical como se muestra en la Figura 2 de acuerdo con la presente invención. De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, la ruta de flujo de dirección de refrigerante evaporativo es ascendente (por ejemplo, de la parte inferior a la parte superior de Ios canales de refrigerante); puede estar en la misma o dirección opuesta de la ruta de flujo de mezcla de reacción en una sección de mezcla de reacción; está de manera preferente en la misma dirección de la ruta de flujo de la mezcla de reacción en la primera sección de mezcla de reacción y, de manera preferente en la dirección opuesta de la ruta de flujo de la mezcla de reacción en la última sección de mezcla de reacción,
HERS - número de secciones « x »
De acuerdo con una realización de la presente invención, “x” es de manera preferente un par a fin de reducir el volumen muerto del sistema de tubería de mezcla de reacción, es decir al reducir la distancia del sistema de tubería de mezcla de reacción entre la entrada y la salida del HERS, En una realización preferida, x es igual a 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 o un número par más alto, de manera preferente 6, 8, 10 o 12, por ejemplo, 8,
HERS - número de « n »canales
De acuerdo con una realización de la presente invención, la o las secciones de HERS comprenden “n” canales paralelepipédicos (n que es un número entero superior o igual a 1) (por ejemplo, canales paralelepipédicos de sección rectangular) para la mezcla de reacción y “n+1” pasajes (por ejemplo, canales paralelepipédicos de sección rectangular) para el refrigerante, En una realización preferida, n es preferida entre 2 y 20 (por ejemplo, entre 4 y 16). En una realización preferida n es igual a 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, o un número entero superior, de manera preferente 8, 9, 10, 11 o 12, por ejemplo, 10.
El número de “n” canales paralelepipédicos para la mezcla de reacción en cada sección puede variar, El número total de canales paralelepipédicos para la mezcla de reacción en el HERS es igual a la suma de los canales en cada sección; por ejemplo, si el número de canales paralelepipédicos para la mezcla de reacción en una sección i de los HERS es ni, el número total de los canales paralelepipédicos para la mezcla de reacción en el HERS es igual a yÍ2x ni ‘ , . En una realización preferida, el número de canales paralelepipédicos “n” para la mezcla de reacción en cada sección es el mismo, En esta configuración el número total de canales paralelepipédicos para la mezcla de reacción en e1HERS de esta manera esa igual a “x” por “n” [(x,n)]; y el número total de pasajes (de manera preferente canales paralelepipédicos) para el refrigerante del He r S de esta manera es de manera preferente igual a “x” por “n” más uno [(x,n+1)], En la última configuración, y de acuerdo con una realización preferida de la presente invención, e1HERS comprende [2,(x,n)] placas principales que corresponde a los [(x,n)] canales paralelepipédicos para la mezcla de reacción, las placas principales están de manera preferente compartidas con las [(x,n)] placas principales correspondientes de o Ios canales paralelepipédicos para el refrigerante, el número total de placas principales del o de Ios canales paralelepipédicos para el refrigerante es [2,(x,n) 2] (2 sin placas compartidas que constituyen dos lados opuestos del HERS, como es representado en la Figura 2 de acuerdo con la presente invención), Por ejemplo, un HERS que tiene 8 secciones, con cada sección que tiene 10 canales paralelepipédicos para la mezcla de reacción, el número total de canales paralelepipédicos (por ejemplo, canales paralelepipédicos de sección rectangular) para la mezcla de reacción en el HERS de esta manera es igual a 80; y el número total de pasajes (de manera preferente canales paralelepipédicos (por ejemplo, canales paralelepipédicos de sección rectangular)) para el refrigerante en e1HERS de esta manera es de manera preferente igual a 81, En la última configuración, y de acuerdo con una realización preferida de la presente invención, el HERS comprende 160 placas principales que corresponden a Ios 80 canales paralelepipédicos para la mezcla de reacción, y las placas principales son de manera preferente compartidas con las 160 placas principales correspondientes del o de Ios canales paralelepipédicos para el refrigerante, el número total de las placas principales del o de Ios canales paralelepipédicos para el refrigerante que es 162 (2 placas no compartidas que constituyen dos lados opuestos del HERS, como es representado en la Figura 2 de acuerdo con la presente invención),
HERS - dimensiones de Ios canales de la mezcla de reacción
De acuerdo con una realización de la presente invención, las dimensiones de Ios canales paralelepipédicos de la mezcla de reacción (por ejemplo, canales paralelepipédicos de sección rectangular) son caracterizados por
- una primera dimensión, de manera preferente la altura, comprendida entre 2 y 10 m, de manera preferente entre 4 y 8 m, por ejemplo, entre 4,5 y 6,5 m, y/o
- una segunda dimensión, de manera preferente la profundidad, comprendida entre 0,1 y 3 m, de manera preferente entre 0,5 y 2 m, por ejemplo, entre 0,75 y 1,5 m, y/o
- una tercera dimensión, de manera preferente el ancho, comprendido entre 2 y 50 mm, por ejemplo, entre 4 y 45 mm, de manera preferente entre 8 y 35 mm, por ejemplo, entre 12 y 25 mm, por ejemplo, 18 mm,
Mientras que la presente invención cubre las realizaciones en donde Ios canales de mezcla de reacción pueden tener diferentes primera y/o segunda dimensiones, la primera y/o segunda dimensiones (por ejemplo, de manera preferente las alturas y/o las profundidades) son de manera preferente idénticas en cada sección individual de1HERS, de manera preferente idénticas en el HERS,
Mientras que la presente invención cubre las realizaciones en donde Ios canales de mezcla de reacción pueden tener diferentes terceras dimensiones, las terceras dimensiones (por ejemplo, Ios anchos) son de manera preferente idénticos en cada sección individual del HERS, de manera preferente idénticos en el HERS,
Dependiendo del tipo de mezcla de reacción, la presente invención abarca realizaciones donde Ios anchos en una sección son más pequeños o más grandes que Ios anchos en la siguiente sección.
De acuerdo con una realización de la presente invención, el lado de la mezcla de reacción de las placas de Ios canales paralelepipédicos de mezcla de reacción puede esta corrugado o no corrugado, de manera preferente no corrugado. De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, no hay nada excepto el o Ios monómeros líquidos que contienen la mezcla de reacción entre las placas en el lado de la mezcla de reacción; en realidad, mientras que las partes de refuerzo se podrían utilizar entra las placas, están de manera preferente ausentes a fin de evitar cualquier interferencia negativa de la ruta de flujo de la mezcla de reacción.
En una realización de acuerdo con la presente invención, se toleran pequeñas cavidades o corrugaciones, por ejemplo, aquellas generadas en el lado de la placa de mezcla de reacción por el tratamiento mecánico (por ejemplo, grabado y/o soldadura como se explica a partir de ahora) en el lado de la placa de refrigerante.
Mientras que el HERS podría comprender teóricamente elementos móviles (por ejemplo, para mezclar la alimentación de mezcla de reacción), el HERS no comprende ningún elemento móvil de acuerdo con una realización preferida de la presente invención.
HERS - dimensiones de Ios canales del refrigerante
De acuerdo con una realización de la presente invención, las dimensiones de Ios canales paralelepipédicos del refrigerante (por ejemplo, canales paralelepipédicos de sección rectangular) se caracterizan por
- una primera dimensión, de manera preferente la altura, comprendida entre 2 y 10 m, de manera preferente entre 4 y 8 m, por ejemplo, entre 4,5 y 6,5 m, y/o
- una segunda dimensión, de manera preferente la profundidad, comprendida entre 0,1 y 3 m, de manera preferente entre 0,5 y 2 m, por ejemplo, entre 0,75 y 1,5 m, y/o
- una tercera dimensión, de manera preferente el ancho, comprendido entre 1 y 30 mm, de manera preferente entre 2 y 20 mm, por ejemplo, entre 5 y 16 mm, por ejemplo, 8 mm. El ancho del canal del refrigerante se puede seleccionar ventajosamente al asegurar una caída de presión baja cuando se fija como diana simultáneamente la diferencia de temperatura que debe ser de manera preferente menor de 3°C.
Mientras que la presente invención cubre las realizaciones donde Ios canales del refrigerante tienen diferentes primera y/o segunda dimensiones, la primera y/o segunda dimensiones (por ejemplo, de manera preferente las alturas y/o las profundidades) son de manera preferente idénticas en cada sección individual de1HERS, de manera preferente idénticas en el HERS. En una realización preferida, de acuerdo con la presente invención, la primera y/o segunda dimensiones de Ios canales del refrigerante son respectivamente idénticas a la primera y/o segunda dimensiones de Ios canales de mezcla de reacción adyacentes.
Mientras que la presente invención cubre realizaciones donde Ios canales del refrigerante pueden tener diferentes terceras dimensiones, las terceras dimensiones (por ejemplo, Ios anchos) son de manera preferente idénticas en cada sección individual del HERS, de manera preferente idénticas en el HERS. Por ejemplo, Ios anchos del primero y del último canales del refrigerante del HERS pueden ser mayores y/o menores del ancho de Ios otros canales del refrigerante, de manera preferente más bajos. Los anchos reducidos o incrementados de Ios canales del refrigerante de una sección a su próxima sección también se podrían utilizar dependiendo, por ejemplo, en el ancho de Ios canales de mezcla de reacción adyacentes y/o en el tipo de mezcla de reacción y/o en el tipo del refrigerante utilizado y/o en la velocidad de polimerización en Ios canales de mezcla de reacción adyacentes.
HERS - relaciones de anchos y volumen de Ios canales
Como es representado en la Figura 2, y esta es una realización preferida de acuerdo con la presente invención, el ancho de Ios canales del refrigerante (W-CooI) son más pequeños que el ancho de Ios canales de mezcla de reacción (W-Reac), por ejemplo, la relación entre W-CooI y W-Reac es menor de 0,8, de manera preferente menor de 0,6, aún menor de 0,5.
De acuerdo con una realización de la presente invención, el lado del refrigerante de las placas del intercambiador de calor Platular pueden estar corrugadas y/o no corrugadas. La corrugación se puede obtener por cualquier técnica apropiada que sea bien conocida al hombre experto en la técnica, por ejemplo, por la técnica de granallado de las placas no corrugadas.
En una realización de acuerdo con la presente invención, Ios lados del refrigerante de las placas del intercambiador de calor Platular están unidos mecánicamente entre sí a fin de proporcionar la integridad mecánica a todo e1HERS. Cualquier técnica apropiada se puede utilizar ventajosamente para proporcionar la integridad mecánica. Por ejemplo, las partes de refuerzo se pueden utilizar entre las placas en intervalos espaciados sin impactar perjudicialmente el flujo y la acción del refrigerante. Otro ejemplo se puede proporcionar al grabar y/o soldar las placas en intervalos espaciados; en esta configuración, dependiendo de la calidad de la soldadura, cavidades correspondientemente pequeñas y/o corrugaciones se pueden tolerar en la placa lateral de mezcla de reacción.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la relación entre el volumen de los canales del refrigerante y el volumen de los canales de mezcla de reacción en el HERS es menor de 0,8, de manera preferente menor de 0,6, menor de 0,5, o aún menor de 0,3,
HERS - caja de distribución
De acuerdo con una realización de la presente invención, el circuito de polimerización puede opcional y ventajosamente comprender una caja de distribución que conecta el sistema de tuberías de mezcla de reacción a la entrada de mezcla de reacción del HERs como se detalla a partir de ahora en la Figura 1 que ilustra alguna realización correspondiente, El objetivo principal de utilizar una caja de distribución consiste en una mejora de la distribución de la alimentación de circulación que comprende el sistema de tubería de mezcla de reacción a la entrada de mezcla de reacción de la primera sección del HERs . Esta mejora, por ejemplo, es una distribución de la alimentación de circulación a través de toda la profundidad y ancho de todos los canales de la primera sección de HERS y/o una separación del tubo de circulación en los diversos tubos a fin de ofrecer una mejor distribución, En una realización de acuerdo con la presente invención, la caja de distribución no se sitúa bajo el HERS; se sitúa de manera preferente en el lado de1HERS cerca de la entrada de mezcla de reacción de la primera sección como es representada en la Figura 1,
HERs - caja de recolección
De acuerdo con una realización de la presente invención, el circuito de polimerización puede opcional y ventajosamente comprender una caja de recolección que conecta la salida de mezcla de reacción de1He RS (es decir la alimentación de circulación a través de toda la profundidad y ancho de todos los canales de la última sección de HERS) al sistema de tubería de mezcla de reacción como se detalla a partir de ahora en la Figura 1 que ilustra alguna realización correspondiente,
En una realización de acuerdo con la presente invención, la caja de recolección no se sitúa bajo e1HERS; se sitúa de manera preferente en el lado del HERS cerca de la salida de mezcla de reacción de la última sección como se representa en la Figura 1,
Para el propósito de la presente invención y reivindicaciones adjuntas, las cajas de distribución y recolección, cuando se utilizan, se considerarán como parte del sistema de tubería de mezcla de reacción,
Sistema de tubería de mezcla de reacción
De acuerdo con una realización de la presente invención, la longitud del sistema de tubería de mezcla de reacción se optimiza, Por ejemplo, es representado por la distancia entre la salida de mezcla de reacción de1HERS y la entrada de mezcla de reacción del HERS que es ventajosamente menor de 5 m, por ejemplo, menor de 4 m, de manera preferente menor de 3 m, por ejemplo, menor de 2,5 m,
HERS - zona de unión de mezcla de reacción (caja)
De acuerdo con una realización de la presente invención, una sección se conecta de manera preferente a su siguiente sección por una zona de unión de mezcla de reacción,
La zona de unión de mezcla de reacción conecta los “n” canales paralelepipédicos para la alimentación de mezcla de reacción de una sección a los “n” canales paralelepipédicos para la alimentación de mezcla de reacción de la próxima sección,
De manera preferente, cada sección (con la condición de que sea la última sección) se conecta a su siguiente sección por esta zona de unión de mezcla de reacción,
Una zona de unión de mezcla de reacción puede tener cualquier diseño apropiado que favorezca la distribución de la mezcla de reacción que proviene de los canales de una sección en los canales de la próxima sección, En una realización de la presente invención, la zona de unión de mezcla de reacción puede comprender ventajosamente un elemento de mezclado/distribución, por ejemplo, un elemento estático y/o elemento de mezclado tipo Venturi, Para el propósito de la presente invención y reivindicaciones adjuntas, las zonas de unión de mezcla de reacción (o cajas) se considerará por ser parte del HERS, Las cajas de unión de mezcla de reacción contribuyen ventajosamente a la integridad mecánica del HERs . En una realización de acuerdo con la presente invención, las cajas de unión de mezcla de reacción que se sitúan en el fondo del HERS forman una tapa de fondo para toda la superficie de fondo del HERS, En una realización de acuerdo con la presente invención, las cajas de unión de mezcla de reacción que se sitúan en la parte superior del HERS forman una tapa superior para toda la superficie superior de HERs . En una realización de acuerdo con la presente invención, las tapas de fondo y superior se pueden desmantelar de las secciones de1HERS (el núcleo del HERS) a fin de facilitar la limpieza de las placas del HERS cuando sea necesario,
HERS - caja de entrada de mezcla de reacción
De acuerdo con una realización de la presente invención, una caja de entrada de mezcla de reacción se sitúa de manera preferente en el HERS justo antes de la primera sección del HERS, de manera preferente en el fondo de la sección como es representada en las Figuras 1 y 2 de la presente invención. La caja de entrada de mezcla de reacción se utiliza para conectar la entrada de mezcla de reacción del HERS y la primera sección de mezcla de reacción del h e r s .
HERS - caja de salida de mezcla de reacción
De acuerdo con una realización de la presente invención, una caja de salida de mezcla de reacción se sitúa de manera preferente el HERS justo después de la última sección del HERS, de manera preferente en el fondo de la sección como es representada en las Figuras 1 y 2 de la presente invención. La caja de salida de mezcla de reacción se utiliza para conectar la última sección de mezcla de reacción del HERS a la salida de mezcla de reacción de1HERS.
Para el propósito de la presente invención y las reivindicaciones adjuntas, las cajas de unión, entrada y salida se consideraran como parte del HERS.
De acuerdo con una realización de la presente invención, el volumen acumulado de las cajas de unión, entrada y salida es menor de 30% del volumen de HERS, de manera preferente menor de 25%, por ejemplo, menor de 18%.
Monómeros
No existe restricción considerando la selección del o de los monómeros líquidos que se pueden polimerizar ventajosamente en la unidad de polimerización iónica y/o el proceso de polimerización iónica de acuerdo con la presente invención. Mientras que la polimerización catiónica se utiliza de manera preferente de acuerdo con la presente invención, también se podría utilizar la polimerización aniónica.
Los ejemplos típicos de monómeros que se pueden utilizar de acuerdo con la presente invención son estireno, dienos, metacrilato, vinil piridina, aldehidos, epóxido, episulfuro, siloxano cíclico, lactonas, acrilonitrilo, cianoacrilato, óxido de propileno, vinil cetona, acroleina, vinil sulfona, sulfóxido de vinilo, vinil silano y/o isocianato; y/u olefinas y/o terpenos (por ejemplo, alfa-pineno y/o beta-pineno) o monómeros heterocíclicos (por ejemplo, oxirano, tetrahidrofurano, tietano, oxetan-2-ona, 1,3-dioxepano, y/u oxazolina).
En una realización preferida de acuerdo con la presente invención, el o Ios monómeros líquidos se seleccionan entre alquenos lineales, por ejemplo, etileno, propileno, n-butenos (por ejemplo, 1-buteno y/o 2-buteno), n-pentenos (por ejemplo, 1-penteno y/o 2-penteno), n-hexenos (por ejemplo, 1-hexeno, 2-hexeno y/o 3-hexeno), isoalquenos (por ejemplo, isobuteno, 2-metilbuteno-1, 2-metilpenteno-1, 2-metilhexeno-1, 2- etilpenteno-1, 2-etilhexeno-1, iso-octeno y/o 2- propilhepteno-1), octenos, decenos, dodecenos, alcadienos (por ejemplo, butadieno y/o isopreno), cicloalquenos (por ejemplo, ciclopenteno y/o ciciohexeno y/o ciclopentadieno y/o diciclopentadieno), compuestos aromáticos de vinilo (por ejemplo, estireno, alfa-metil-estireno, 2-metil-estireno , 3-metil-estireno, 4-metil-estireno, 4-terc-butilestireno, 2-clorostireno, 3-clorostireno y/o 4-clorostireno), y/u olefinas que tienen un grupo sililo (por ejemplo, 1-trimetoxisilileteno, 1-(trimetoxisilil)propeno, 1-(trimetoxisilil)-2-metilpropeno-2, 1-[tri(metoxietoxi)silil]etano, 1-[tri(metoxietoxi)silil]propeno y/o 1-[tri(metoxieToxi)silil]-2-metilpropeno-2), y/o mezclas de dos o más de cualquiera de Ios monómeros anteriores.
Los monómeros preferidos son isobuteno, mezclas de monómeros isobuténicos, compuestos vinilaromáticos tal como estireno, mezclas de monómeros estirénicos, derivados de estireno, especialmente a-metilestireno y 4-metilestireno, Ios cicloalquenos mencionados en lo anterior, Ios alcadienos mencionados en lo anterior y mezclas de Ios mismos.
En una realización preferida de acuerdo con la presente invención, el o Ios monómeros líquidos se seleccionan entre isopreno, isobuteno, mezclas de monómeros isobuténicos, vinilaromáticos, especialmente estireno y mezclas de monómeros estirénicos, y/o mezclas de dos o más de cualquiera de Ios monómeros anteriores. El isobuteno, estireno y/o mezclas de Ios mismos se utilizan de manera preferente como monómeros en el proceso de polimerización de acuerdo con la invención, isobuteno (y/o mezclas de monómeros isobuténicos) son mucho más preferidos.
En una realización de acuerdo con la presente invención, se utiliza isobuteno puro. El isobuteno y/o mezcla de monómeros isobuténicos que se polimerizan pueden provenir ventajosamente de una corriente de hidrocarburo C4 (por ejemplo, refinados C4, cortes C4 de deshidrogenación de isobuteno, cortes C4 de craqueadores de vapor y/o cortes C4 de craqueadores FCC y/o isobutileno obtenido por MTBE de craqueo y/o tBA (terc-butil-alcohol).
En una realización de acuerdo con la presente invención, cuando el monómero que se polimeriza (por ejemplo, isobutileno) está comprendido en una mezcla de monómeros, el contenido del monómero a ser polimerizado (por ejemplo, isobutileno) en la mezcla de monómeros es al menos aproximadamente 30% en peso.
Por ejemplo, cuando un refinado C4 se utiliza, su 1- buteno se hidroisomeriza de manera preferente en 2-buteno.
Por ejemplo, también se pueden utilizar cortes C4 de Ios craqueadores FCC.
La mezcla de monómeros isobuténicos pueden comprender pequeñas cantidades de contaminantes, tal como agua, ácidos carboxílicos, acetonitrilo, acetona, disulfuros y/o ácidos minerales; Ios contaminantes se pueden eliminar ventajosamente de la mezcla de monómeros isobuténicos, por ejemplo, mediante la adsorción en adsorbentes sólidos tal como carbón activado, cribas moleculares, alúmina y/o intercambiadores iónicos.
El contenido del monómero (por ejemplo, isobutileno) que se polimeriza en la mezcla de reacción que entra en el circuito de polimerización de acuerdo con la presente invención será ventajosamente superior a 10 por ciento en peso; también se puede utilizar una concentración superior de monómero a ser polimerizado (por ejemplo, isobutileno), por ejemplo, superior al 20 por ciento en peso o aún superior al 30% en peso en la mezcla de reacción.
Los componentes restantes de la alimentación de mezcla de reacción comprenden usualmente - o consisten ventajosamente del o de Ios polímeros, el sistema catalizador, (con o sin donadores de electrones como se define a partir de ahora) y opcionalmente y/o de manera preferente uno o más diluyentes de hidrocarburos no reactivos, por ejemplo, de manera preferente diluyentes de alcanos.
Cuando se utiliza una alimentación de isobutileno puro, se debe diluir ventajosamente con un solvente (por ejemplo, uno o más diluyentes de hidrocarburos no reactivos) para reducir la viscosidad de la mezcla de reacción y la caída de presión.
Monómeros - punto de introducción
No existe restricción con respecto al punto de introducción del o de Ios monómeros líquidos en el circuito de polimerización de la unidad de polimerización de acuerdo con la presente invención. En una realización acuerdo con la presente invención, el o Ios monómeros líquidos se introducen en el sistema de tubería de mezcla de reacción misma, por ejemplo, entre la bomba de circulación y la entrada de mezcla de reacción de1HERS, y/o en la caja de distribución que conecta el tubo de recirculación a la entrada de mezcla de reacción del HERS, y/o en la caja de entrada de mezcla de reacción, y/o en una zona de unión.
En una realización de acuerdo con la presente invención, el o Ios monómeros líquidos se introducen en al menos una zona de unión de mezcla de reacción, es decir, la zona de unión de mezcla de reacción que conecta Ios “n” canales paralelepipédicos para la alimentación de mezcla de reacción de una sección a Ios “n” canales paralelepipédicos para la alimentación de mezcla de reacción de la próxima sección; esta introducción se lleva a cabo de manera preferente en una, dos o más o todas las zonas de unión de mezcla de reacción, por ejemplo, como es representado en la Figura 1 en todas las zonas de unión que se sitúan en el fondo del HERS.
En una realización de acuerdo con la presente invención, el o Ios monómeros líquidos se introducen en al menos una zona de unión de mezcla de reacción y en la caja de entrada de mezcla de reacción, y/o en la caja de distribución y/o en el sistema de tubería de mezcla de reacción entre la bomba de circulación y la entrada de mezcla de reacción del h e r s .
Sistema catalizador
En una realización de acuerdo con la presente invención, el o Ios monómeros líquidos que contienen la mezcla de reacción comprenden un sistema catalizador. La polimerización iónica correspondiente es de manera preferente una polimerización catiónica del o de Ios monómeros líquidos que contienen la mezcla de reacción.
El sistema catalizador consiste de manera preferente en un sistema co-iniciador de ácido de Lewis, es decir, el ácido de Lewis que actúa como un co-iniciador (frecuentemente identificado como el catalizador o activador) de manera preferente junto con un iniciador.
Punto de introducción
No existe restricción con respecto al punto de introducción del sistema catalizador en el circuito de polimerización de la unidad de polimerización de acuerdo con la presente invención.
En una realización de acuerdo con la presente invención, Ios componentes del sistema catalizador se introducen separadamente en el circuito de polimerización, por ejemplo, en una ubicación o en diferentes ubicaciones en el sistema de tubería de mezcla de reacción mismo y/o en una ubicación o en diferentes ubicaciones en e1HERS.
En una realización de la presente invención, el iniciador se premezcla con el monómero líquido antes de ponerse en contacto con el co-iniciador.
En una realización adicional o alternativa de acuerdo con la presente invención, un componente del sistema catalizador (de manera preferente el co-iniciador) se introduce en el sistema de tubería de mezcla de reacción, de manera preferente entre la salida de mezcla de reacción del HERS y la bomba de recirculación, de manera preferente en una distancia de la bomba que es más pequeña que la mitad de la distancia entre la salida de mezcla de reacción de1HERS y la bomba de recirculación, de manera más preferente más pequeña que un tercio, por ejemplo, más pequeña que un cuarto.
En una realización alternativa o adicional de acuerdo con la presente invención, un componente del sistema catalizador (de manera preferente el co-iniciador) se inyecta en al menos una zona de unión de mezcla de reacción, de manera preferente una zona de unión de mezcla de reacción en donde no se inyecta monómero líquido reciente.
La presente invención también proporciona un proceso para controlar la distribución del peso molecular del polímero - al variar la velocidad de flujo del monómero líquido en sus puntos de introducción (por ejemplo, como es representado en la Figura 1 y mostrado en las Figuras 3 a 5), y/o
- al variar la velocidad de flujo del catalizador en sus puntos de introducción, y/o
- al variar la relación de recirculación en el circuito de polimerización.
De esta manera, la presente invención también proporciona el uso de un proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de proceso adjuntas para controlar la distribución de peso molecular del polímero producido en una unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la unidad adjuntas
- al variar las velocidades de flujo del monómero líquido en sus puntos de introducción (por ejemplo, como es representado en la Figura 1 y mostrado en las Figuras 3 a 5), y/o
- al variar la velocidad de flujo del catalizador en sus puntos de introducción, y/o
- al variar la relación de recirculación en el circuito de polimerización.
Pre-polimerización
En una realización opcional de acuerdo con la presente invención, la mezcla de reacción líquida que ingresa a la unidad de polimerización ya sea sometido a una etapa de pre-polimerización. La pre-polimerización se puede llevar a cabo en cualquier unidad de pre-polimerización apropiada en donde el o Ios monómeros líquidos se ponen en contacto con un sistema catalizador. No hay restricción específica con respecto al tiempo de pre-polimerización para la reacción opcional; por ejemplo, un tiempo de contacto de al menos 1 segundo entre el o Ios monómeros líquidos en todos Ios componentes del sistema catalizador, por ejemplo, entre 1 y 100 segundos o entre 2 y 50 segundos puede ser apropiado. El sistema catalizador se puede elegir entre la lista que se define a continuación; es de manera preferente el mismo sistema de catalizador como el utilizado para unidad de polimerización. En una realización de la presente invención, la totalidad del sistema catalizador requerido para la polimerización se introduce durante la etapa de pre­ polimerización; de manera alternativa, algunos componentes de catalizador adicionales se pueden introducir en el circuito de polimerización en cualquiera de una o todas las ubicaciones ya descritas en la presente en lo anterior. En una realización de la presente invención, la totalidad del o de Ios monómeros líquidos requeridos para la polimerización se introducen durante la etapa de pre-polimerización; de manera alternativa, algunos monómeros líquidos recientes se pueden introducir en el circuito de polimerización en cualquiera de una o más o todas la ubicaciones ya descritas en la presente en lo anterior.
En una realización de acuerdo con la presente invención, la polimerización iónica es un proceso de cascada para la polimerización de uno o unos monómeros líquidos que contienen la mezcla de reacción (por ejemplo, de isobutileno) en un sistema de polimerización que comprende una primera unidad de pre-polimerización de homogenización (“HPPU”) y una segunda unidad de polimerización en serie en donde la reacción e polimerización inicia en la HPPU y continúa en la segunda unidad de polimerización que consiste de un circuito de polimerización, un circuito de refrigerante y un sistema de reactor intercambiador de calor (“HERS”) que es compartido entre el circuito de polimerización y el circuito de refrigerante como ya se describió en la presente descripción, caracterizado en que la relación entre el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en la primera unidad de pre-polimerización de homogenización y el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en la segunda unidad de polimerización está comprendida entre 0,01% y 5%, de manera preferente entre 0,1% y 2%, por ejemplo, entre 0,1% y 1%.
En una realización de acuerdo con la presente invención, la relación entre el volumen del reactor de la mezcla de reacción en la primera unidad de pre-polimerización de homogeneización y el volumen del reactor de la mezcla de reacción en la segunda unidad de polimerización está comprendida entre 0,01% y 5%, de manera preferente entre 0,1% y 2%, por ejemplo, entre 40,1% y 1%.
En una realización de acuerdo con la presente invención, el material utilizado para el reactor HPPU se selecciona entre materiales de cerámica (por ejemplo, carbono de silicio y/o carbono de tungsteno), vidrio, aleaciones Monel (por ejemplo, M400), grados de acero de carbono, grados de acero de aleación y/o grados de acero inoxidable; son preferidos Ios materiales de cerámica.
En una realización de acuerdo con la presente invención, el reactor de unidad de pre-polimerización de homogenización (“HP-PU”) es un dispositivo fluídico, de manera preferente un dispositivo fluídico sobre una escala que varía de mieras a pocos milímetros, es decir, dispositivos con canales de fluido de dimensión más pequeña de Ios cuales está en el intervalo de mieras a pocos milímetros, y de manera preferente en el intervalo de aproximadamente 50 mieras a aproximadamente 8,0 milímetros, por ejemplo, en el intervalo de aproximadamente 1,0 malmeter a aproximadamente 3,0 milímetros. Cuando la dimensión característica de este dispositivo fluídico se define como la dimensión más pequeña perpendicular a la dirección de flujo de la mezcla de reacción, la dirección característica de un dispositivo fluídico acuerdo con la presente invención está comprendida entre 50 mieras y 8,0 milímetros, por ejemplo, entre 400 mieras y 7,0 milímetros, por ejemplo, entre 1,0 milímetros y 5,5 milímetros, por ejemplo, entre 1,0 milímetros y 3 milímetros.
En una realización de acuerdo con la presente invención, el reactor de unidad de polimerización de homogenizaeión (“HP-PU”) es un dispositivo fluídico que incluye al menos un pasaje de mezcla de reacción y uno o más pasajes de control térmico, el uno o más pasajes de control térmico está colocados y dispuestos dentro de dos volúmenes cada uno limitado por una pared, las paredes son planas y paralelas entre sí, el pasaje de mezcla de reacción colocado entre las paredes planas y definido por las paredes planas y las paredes que se extienden entre la paredes planas está de manera preferente en el intervalo de mierómetros a milímetros.
En una realización de acuerdo con la presente invención, el reactor de unidad de pre-polimerización de homogenizaeión (“HP-PU”) se caracteriza por un desempeño de mezclado superior en la escala molecular, es decir desempeño de mezclado caracterizado por un valor de transmisión UV que es más grande de 80% de acuerdo con la prueba de Villermaux. Para el propósito de la presente invención y las reivindicaciones adjuntas, el desempeño del mezclado se puede medir convenientemente por el método descrito por Villermaux J., et al. “Use of Parallel Competing Reaetions to Charaeterize Micro Mixing Efficiency,” AlChE Symp. Ser. 88 (1991) 6, p. 286. En resumen, el proceso se preparó, a temperatura ambiente, una solución de cloruro ácido y una solución de acetato de potasio mezclado con Kl (Yoduro de Potasio). Ambos de estos fluidos después se inyectaron continuamente por medio de una jeringa o bomba peristáltica en la HPPU que se sometió a prueba. La reacción de prueba resultante da por resultado dos reacciones de competición de diferentes velocidades - una reacción “rápida” que produce un producto final de absorción UV, y una “ultrarápida” que domina bajo condiciones de mezclado ultrarápidas, produciendo una solución transparente. El desempeño del mezclado se correlaciona de esta manera a la transmisión uV a través del fluido mezclado, con la mezcla teóricamente o 100% rápida que produce una transmisión de UV al 100% en el producto resultante.
Un ejemplo de un diseño de reactor HPPU típico que se puede utilizar ventajosamente de acuerdo con una realización de la presente invención se puede encontrar en W02009009129 (Corning Ineorporated).
Como ya se mencionó, el sistema catalizador utilizado en la presente invención consiste de manera preferente en un sistema eo-inieiador de ácido de Lewis, es decir un ácido de Lewis que actúa como un eo-inieiador (frecuentemente identificado como el catalizador o activador) junto con un iniciador. La presencia de un iniciador como los descritos en la presente en lo anterior no siempre es obligatorio; en realidad, algunos catalizadores no necesitan la presencia de este iniciador. Por ejemplo, la presencia de impurezas (por ejemplo, agua) en la alimentación de mezcla de reacción puede ser suficiente para iniciar la reacción.
Co-iniciador
En una realización de acuerdo con la presente invención, el eo-inieiador se selecciona entre haluros de metal, por ejemplo, de aluminio, boro, titanio, estaño, zinc, vanadio, antimonio, zirconio y/o haluros de hierro.
En una realización de acuerdo con la presente invención, los haluros de metal se seleccionan entre cloruros de dialquilaluminio, dicloruros de monoalquilaluminio, trieloruro de aluminio, trieloruro de boro, trifluoruro de boro, tetraeloruro de titano, tetraeloruro de estaño, dicloruro de zinc, pentaeloruro de vanadio, y/o trieloruro de hierro, y/o mezclas de dos o más de cualquiera de los eo-inieiadores anteriores.
En una realización preferida de acuerdo con la presente invención, el eo-inieiador se selecciona entre dicloruro de etilauminio, tetraeloruro de titanio, trieloruro de boro, de manera preferente dicloruro de etilauminio (EADC).
Iniciador45
No existe restricción con respecto a la selección del iniciador que se utiliza en la presente invención. En una realización de acuerdo con la presente invención, el iniciador es un compuesto, de manera preferente un compuesto orgánico, que tiene al menos un grupo funcional que forma un earboeatión o un complejo eatiónieo con el ácido de Lewis bajo las condiciones de polimerización; los iniciadores del compuesto orgánico tienen usualmente al menos un grupo saliente desplazable nucleofílico que puede estabilizar una carga positiva o parcial en el átomo de carbono que lleva el grupo saliente.
Ejemplos de iniciadores y procesos para su preparación son bien conocidos y se han descrito extensivamente en la técnica anterior. Ejemplos ilustrativos de iniciadores que se pueden utilizar ventajosamente en la presente invención son: cloruro de ter-butilo, cloruro de diisobutilo, ciclopentenilo(s), ciclohexenilo(s), cicloheptenilo(s), ciclooctenilo(s), cloruro de eumilo, cloruro de dieumilo, cloruro de alilo, cloruro de metalilo, 2-cloro-2-metilbuteno-2, 2,5-dicloro-2,5-dimetilhexeno-3, dihidroeloruro de limoneno, dihidrobromuro de limoneno, cloroetil-clorociclohexano(s), bromoetilbromocidohexano(s), 2-doro-2-(1-metilcidohexen-4-¡l)propeno, 2-doro-2- metilbuteno-3, 2-cloro-2-metilpenteno-4, 2-doro-2,4,4-trimetilhexeno-5, 2-doro-2-metil-3-(ddopenten-3-il)propano, fluoruro de trifenilmetilo, 2-doro-2-metil-4-(ddohexen-4-N)pentano, 3-clorocidopenteno, y/o mezclas de dos o más de cualquiera de los iniciadores anteriores. Ejemplos adicionales de iniciadores son agua, HCl, ácidos carboxílicos (por ejemplo, ácido acético), alcoholes (por ejemplo, alcohol cumílico, fenol, metanol), también conocidos como protogenes. Ejemplos adicionales de iniciadores son ter-Butilcloruro, Cumilo (2-feniisopropil)-cloruro, para-di-cumilcloruro, 2,2,4-Trimetilpentilcloruro, cloruro de trifenylmetilo, ésteres, éteres, anhídridos, ter-Butiléter (MTBE), diisopropiléter, ter-Butiléster, Cumiléster, Butilacetato, Nitroetano, Acetona, también conocido como cationógenos.
En una realización preferida de acuerdo con la presente invención, el iniciador es cloruro de ter-butilo (t-Bu-Cl).
Relaciones de co-iniciador/iniciador
En una realización de acuerdo con la presente invención, por ejemplo, en el caso de poliisobutileno, la relación molar de co-iniciador (por ejemplo, EADC) a iniciador (por ejemplo, t-BuCl) en el sistema catalizador puede ser comprendido entre 0,06 a 50, por ejemplo, 0,5 a 5, de manera preferente entre 0,5 a 2, y de manera más preferente entre 0,5 a 1. En una realización de acuerdo con la presente invención, por ejemplo, en el caso de poliisobutileno, la cantidad de co­ iniciador (por ejemplo, EADC) introducido en el circuito de polimerización está comprendida entre 0,01 y 2 milimoles por mol de isobutileno introducido en el HERS, de manera preferente entre 0,04 y 0,5 milimoles por mol de isobutileno introducido.
En una realización de acuerdo con la presente invención, por ejemplo, en el caso del poliisobutileno, cuando la HPPU se utiliza, la cantidad de co-iniciador (por ejemplo, EADC) introducido en la HPPU está comprendido entre 1,1 y 2 milimoles por mol de isobutileno introducido en la HPPU, de manera preferente entre 0,04 y 0,5 milimoles por mol de isobutileno introducido.
Donantes de electrones
En una realización de acuerdo con la presente invención, la mezcla de reacción también comprende uno o más donadores de electrones. No hay restricción con respecto a la selección del donador de electrón que se utiliza en la presente invención. En una realización de acuerdo con la presente invención, el donador de electrón se selecciona entre compuestos orgánicos apróticos que tienen un par de electrones libres en un átomo de nitrógeno, oxígeno o azufre. Ejemplos ilustrativos de donadores de electrones son piridinas, amidas, lactamas, éteres, aminas, ésteres, tioéteres, sulfóxidos, nitrilos, fosfinas, y/o compuestos orgánicos de silicio apróticos no polimerizables que tienen al menos un radical orgánico unido a través de oxígeno, y/o mezclas de dos o más de cualquiera de los donadores de electrones anteriores; todos los compuestos citados anteriores también se pueden sustituir ventajosamente, por ejemplo, sustituidos con alquilo.
Ejemplos de donadores de electrones y procesos para su preparación son bien conocidos y se han descrito extensivamente en la técnica anterior. Ejemplos ilustrativos de donadores de electrones que se pueden utilizar ventajosamente en la presente invención son éter de isopropilo, éter butilílico, MTBE, dimetilacetamida (DMA), y/o mezclas de dos o más de cualquiera de los donadores de electrones anteriores.
Cada componente individual de la mezcla de reacción acuerdo con la presente invención es de manera preferente líquida bajo las condiciones de polimerización; por ejemplo, cuando el sistema catalizador, el co-iniciador, el iniciador y/o el donador de electrones no son líquidos, se disuelven de manera preferente en un solvente.
Solventes
Cuando un solvente está presente en la composición de mezcla de reacción, se selecciona de manera preferente entre hidrocarburos, por ejemplo,
- alcanos acíclicos que tienen de 2 a 8 átomos de carbono (por ejemplo, etano, propano, butano(s), pentano(s), hexano(s), heptano(s), octano(s) y/o mezclas de dos o más de cualquiera de los solventes anteriores),
- alcanos cíclicos que tienen de 5 a 8 átomos de carbono (por ejemplo, ciclopentano, metilciclopentano, ciclohexano, metil-ciclohexano, cicloheptano, y/o mezclas de dos o más de cualquiera de los solventes anteriores), -alquenos acíclicos que tienen de 2 a 8 átomos de carbono (por ejemplo, etileno, propileno, n-buteno, n-penteno, nhexeno, n-hepteno, y/o mezclas de dos o más de cualquiera de los solventes anteriores),
- olefinas cíclicas tal como ciclopenteno, ciclohexeno, ciclohepteno, y/o mezclas de dos o más de cualquiera de los solventes anteriores,
- hidrocarburos aromáticos tal como tolueno, xileno, etilbenceno, y/o mezclas de dos o más de cualquiera de los solventes anteriores,
- hidrocarburos halogenados (por ejemplo, hidrocarburos alifáticos halogenados) tal como clorometano, diclorometano, triclorometano, cloroetano, 1,2-dicloroetano, 1,1,1-tricloroetano, 1-clorobutano, y/o mezclas de dos o más de cualquiera de los solventes anteriores),
- hidrocarburos aromáticos halogenados (por ejemplo, clorobenceno, fluorobenceno, 1,2-diclorobenceno, y/o mezclas de dos o más de cualquiera de Ios solventes anteriores),
- y/o mezclas de dos o más de cualquiera de Ios solventes anteriores.
Clorobutano, cloruro de metileno, hexano, heptano, y/o mezclas de dos o más de cualquiera de Ios solventes anteriores se utilizan de manera preferente como solventes.
Las mezclas de solventes también pueden presentarse durante la mezcla de Ios diferentes componentes de la mezcla de reacción, tal como el monómero y/o sistema catalizador y/o iniciador y/o co-iniciador y/o donador de electrones. En realidad, el solvente más adecuado para un componente de mezcla de reacción individual puede diferir del solvente más adecuado para otro componente de mezcla de reacción individual, en cuyo caso una mezcla de solvente se formará después del mezclado de Ios dos componentes de mezcla de reacción.
Proceso
La presente invención también se refiere a un proceso de polimerización iónico (rápido) de la mezcla de reacción que contiene monómeros líquidos para la producción de Ios polímeros correspondientes en una unidad de polimerización acuerdo con la presente invención y/o en una unidad de polimerización como es caracterizado por cualquiera de las reivindicaciones de la presente invención.
De esta manera, la presente invención también se refiere a un procedimiento de circuito de polimerización iónica para la polimerización de una mezcla de reacción uno o unos monómeros líquidos que contienen (por ejemplo, isobutileno) en una unidad de polimerización que comprende un circuito de polimerización, un circuito de refrigerante y un sistema de reactor intercambiador de calor (“HERS”) que es compartido entre el circuito de polimerización y el circuito de refrigerante en donde el circuito de polimerización comprende un sistema de extracción de polímero y un sistema de tubería de mezcla de reacción que comprende una bomba de circulación y que se conecta a una entrada y una salida del HERS y en donde el circuito de refrigerante comprende un sistema de tubería de refrigerante conectado a una entrada y una salida del HERS, caracterizado en que
1. el HERS comprende al menos una sección en la cual tanto la mezcla de reacción como el refrigerante se hacen circular,
2. la o las secciones del HERS comprenden “n” canales paralelepipédicos (n que es un número entero superior o igual a 1) en donde la mezcla de reacción se hace circular y “n+1” pasajes en donde el refrigerante se hace circular,
3. las rutas de flujo de la mezcla de reacción en Ios “n” canales) de una sección están unidireccionalmente paralelos, 4. las rutas de flujo de refrigerante en Ios “n+1” pasajes de una sección están unidireccionalmente paralelos a las rutas de flujo de mezcla de reacción, y
5. el refrigerante no está en contacto directo con la mezcla de reacción.
De manera más particular, la presente invención también se refiere a un proceso de circuito de polimerización iónica para la polimerización de una mezcla de reacción que contiene uno o unos monómeros líquidos (por ejemplo, de isobutileno) en una unidad de polimerización que comprende un circuito de polimerización, un circuito de refrigerante y un sistema de reactor intercambiador de calor (“HERs ”) que es compartido entre el circuito de polimerización y el circuito de refrigerante en donde el circuito de polimerización comprende un sistema de extracción de polímero y un sistema de tubería de mezcla de reacción que comprende una bomba de circulación y que está conectada a una entrada y una salida del HERS y en donde el circuito de refrigerante comprende un sistema de tubería de refrigerante conectado a una entrada y una salida del HERS, caracterizado en que
1. el HERS comprende al menos una sección en la cual tanto la mezcla de reacción como el refrigerante se hacen circular,
2. la o las secciones de HERS comprenden “n” canales paralelepipédicos (n que es un número entero superior o igual a 1) en donde la mezcla de reacción se hace circular y “n+1” pasajes en donde el refrigerante se hace circular,
3. las rutas de flujo de la mezcla de reacción en Ios “n” canales de una sección están unidireccionalmente paralelos, 4. las rutas de flujo del refrigerante en Ios pasajes “n+1” de una sección están unidireccionalmente paralelas a las rutas de flujo de mezcla de reacción,
5. el refrigerante no está en contacto directo con la mezcla de reacción, y
6. la diferencia de temperatura del refrigerante entre cualquier punto dentro del lado del refrigerante de1HERS es menor de 30C.
La mezcla de reacción de acuerdo con la presente invención comprende, por ejemplo, Ios monómeros y el sistema catalizador como se define además en la descripción anterior.
El control de la temperatura dentro del lado del refrigerante del HERS es una característica preferida de acuerdo con la presente invención. Esto se puede controlar, por ejemplo, por el tamaño de Ios “n+1” pasajes para el refrigerante y/o la velocidad de flujo del refrigerante y/o el tipo de refrigerante. La diferencia de temperatura del refrigerante entre cualquier punto dentro del lado del refrigerante del HERS es de esta manera menor de 30c, de manera preferente menor de 2,5oc, menor de 20c, menor de 1,50c, por ejemplo, menor de loc.
De acuerdo con una realización alternativa, la presente invención se refiere a un proceso de circuito de polimerización iónica para la polimerización de un o unos monómeros líquidos que contienen la mezcla de reacción (por ejemplo, de isobutileno) en una unidad de polimerización que comprende un circuito de polimerización, un circuito de refrigerante y un sistema de reactor intercambiador de calor (“HERs ”) que es compartido entre el circuito de polimerización y el circuito de refrigerante en donde el circuito de polimerización comprende un sistema de extracción de polímero y un sistema de tubería de mezcla de reacción que comprende un bomba de circulación y que se conecta a una entrada y una salida del HERS y donde el circuito de refrigerante comprende un sistema de tubería de refrigerante conectado una entrada y una salida del HERS, caracterizado en que
1. El HERS comprende al menos una sección en la cual tanto la mezcla de reacción como el refrigerante se hacen circular,
2. la o las secciones de HERS comprenden “n” canales paralelepipédicos (n que es un entero superior o igual a 1) en donde la mezcla de reacción se hace circular y “n+1” pasajes en donde el refrigerante se hace circular y al menos se evapora parcialmente,
3. las rutas de flujo de la mezcla de reacción en los “n” canales de una sección están unidireccionalmente paralelos, 4. el refrigerante es un refrigerante evaporativo,
5. las rutas de flujo del refrigerante evaporativo en los “n+1” pasajes de una sección están unidireccionalmente paralelos a las rutas de flujo de mezcla de reacción,
6. el refrigerante no está en contacto directo con la mezcla de reacción, y
7. el sistema de tubería de refrigerante comprende un sistema de licuefacción de refrigerante.
Condiciones de polimerización
Relaciones S/V
De acuerdo con una realización de la presente invención, el HERS se caracteriza por una relación de áreas de superficie a volumen de mezcla de reacción (“S/V” expresado en m2/m3)
- más alto de 10, más alto de 20, de manera preferente más alto de 40, por ejemplo, más alto de 60, y/o - menor de 750, por ejemplo, menor de 600, menor de 450, de manera preferente menor de 350, por ejemplo, menor de 160.
Estos valores relativamente bajos de relaciones S/V para el HERS acuerdo con la presente invención comparados con los reactores de placa y cubierta o Platular de la técnica anterior son debido a la importancia del volumen de la mezcla de reacción que se maximiza en la presente invención.
De acuerdo con una realización de la presente invención, cuando la HPPU se utiliza, el reactor HPPU se caracteriza por una relación de área de superficie a volumen de mezcla de reacción (“S/V” expresado en m2/m3) mayor de 600, por ejemplo, mayor de 750, de manera preferente mayor de a 900, de manera preferente comprendido entre 1000 y 5000, por ejemplo, comprendido entre 1OO0 y 3500.
Coeficiente de transferencia de calor volumétrico
De acuerdo con una realización de la presente invención, el HERS se caracteriza por un coeficiente de transferencia de calor volumétrico (expresado en MW/m3.K)
- mayor de O,OO4, mayor de O,OO8, de manera preferente mayor de 0,015, por ejemplo, mayor de O,O3, y/o - menor de 0,4, menor de 0,2, de manera preferente menor de 0,1, por ejemplo, menor de O,O7.
De acuerdo con una realización de la presente invención, cuando el HPPU se utiliza, el reactor HPPU se caracteriza por un coeficiente de transferencia de calor volumétrico (expresado en MW/m3.K)
- mayor de 0,5, de manera preferente mayor de O,75, por ejemplo, mayor de O,95.
- menor de 3,0, de manera preferente menor de 2,5, por ejemplo, menor de 2,0.
Temperatura de reacción
La temperatura de reacción de HERS se define como la temperatura más baja en la cual la polimerización se lleva a cabo en el HERS. No existe restricción con respecto a la selección de la temperatura siempre y cuando se lleve a cabo la polimerización. En una realización acuerdo con la presente invención, la temperatura es menor de 100oC, de manera preferente menor de 50oc, aún de manera más preferente menor de 30oc, por ejemplo, menor de 20oc, y/o mayor de -90oc, de manera preferente mayor de -40oc, aún de manera más preferente mayor de -30oc, por ejemplo, mayor de -20oc.
De acuerdo con una realización la presente invención, cuando el HPPU se utiliza, la temperatura de la reacción de HPPU se define como la temperatura más baja en la cual la polimerización se lleva a cabo en e1HPPU. En una realización de acuerdo con la presente invención, la temperatura es menor de W C, de manera preferente menor de 35 0oc, aún de manera más preferente menor de -5oc, por ejemplo, menor de -10oc, y/o mayor de -60oc, de manera preferente mayor de -50oc, aún de manera más preferente mayor de -40oc, por ejemplo, mayor de -30oc.
Temperatura del refrigerante
La temperatura del refrigerante de HERS se define como la temperatura promedio en la cual el refrigerante se introduce en el HeRS. No existe restricción con respecto a la selección de la temperatura siempre y cuando el refrigerante absorba eficientemente las calorías generadas en el lado de la polimerización de1HERS. En una realización acuerdo con la presente invención, la temperatura es menor de 90oC, de manera preferente menor de 40oC, aún de preferente más menor de 20oc, por ejemplo, menor de 5oc, y/o mayor de -100oc, de manera preferente mayor de -50oc, aún de manera más preferente mayor de -40oc, por ejemplo, mayor de -30oc.
De acuerdo con una realización con la presente invención, cuando el HPPU se utiliza, la temperatura del refrigerante de HPPU se define como la temperatura promedio en la cual el refrigerante se introduce en e1HPPU. En una realización acuerdo con la presente invención, la temperatura es menor de 0oc, de manera preferente menor de -10oc, aún de manera más preferente menor de -15oc, por ejemplo, menor de -20oc, y/o mayor de -70oc, de manera preferente mayor de -60oc, aún de manera más preferente mayor de -50oc, por ejemplo, mayor de -40oc.
Presión de reacción
En una realización de acuerdo con la presente invención, la polimerización se lleva a cabo habitualmente bajo presión atmosférica, pero también puede proceder bajo presión reducida o elevada. Un intervalo de presión adecuado es entre 1 y 25 bar. En una realización preferida de acuerdo con la presente invención, la presión de la mezcla de reacción en el HERS está comprendida entre 5 y 12 bares, de manera preferente entre 6 y 10 bares.
De acuerdo con una realización de la presente invención, cuando el HPPU se utiliza, la presión de la mezcla de reacción en el HPPU también está comprendida entre 5 y 20 bares, de manera preferente entre 6 y 10 bares.
Mn
En el caso de producción de poliisobutileno (PIB) de acuerdo con la presente invención, el polímero PIB final consiste esencialmente de unidades de repetición de isobutileno. Dependiendo de la composición del o de los monómeros líquidos que contienen la mezcla de reacción utilizados en la presente invención, el PIB resultante también puede contener menores cantidades de material derivado de 1-butenos, butadieno u otras olefinas C4. (por ejemplo, 2-butenos (cís y/o trans)). En una realización preferida de acuerdo con la presente invención, el polímero PlB es más de 99% en peso derivado del monómero de isobutileno. El peso molecular promedio en número (Mn) del PIB puede estar comprendido ventajosamente entre 300 y 500,000 g mol-1. No existe restricción con respecto al tipo de PIB que se puede producir acuerdo con la presente invención; por ejemplo, el polímero de vinilideno de intervalo medio y/o PIB altamente reactivo se puede producir ventajosamente.
La viscosidad de la mezcla de reacción se incrementa durante el proceso de formación del polímero. La conversión completa para obtener el polímero de peso molecular bajo (por ejemplo, PIB) mantendrá la viscosidad de la mezcla de reacción manejable (por ejemplo, 4 a 10 cSt a 10oC).
El número Reynolds dentro del lado del proceso del HERS debe ser lo suficientemente alto para asegurar un alto coeficiente de transferencia de calor (que es proporcional a su potencia 0,8//(Re08)). Cuanto más se incrementa la viscosidad, la velocidad de flujo de mezcla de reacción teórica también se debe incrementar a fin de lograr el número Reynolds; Alternativamente y/o adicionalmente, a fin de evitar el uso de velocidades de flujo de mezcla de reacción excesivas (o velocidades), puede ser necesario (por ejemplo, en el caso de polímeros de peso molecular alto) para reducir la viscosidad de la mezcla de reacción, por ejemplo, al reducir la velocidad de conversión de la mezcla de reacción y/o al utilizar un diluyente.
Polidispersidad
Polidispersidad - Una realización de acuerdo con la presente invención consiste en el control superior de la polidispersidad estrecha del polímero resultante. Para el propósito de la presente invención y las reivindicaciones adjuntas, la polidispersidad de un producto de polímero se define como la relación del peso molecular promedio en peso (Mw) dividido por el peso molecular promedio en número (Mn) del polímero (PD=Mw/Mn). Mientras que no se desee ser limitado por esta teoría, los solicitantes creen que su polidispersidad superior se ha obtenido por una combinación de un control estricto de las condiciones térmicas dentro del HERS junto con el diseño específico de la unidad de polimerización de la presente invención (por ejemplo, puntos de introducción de componentes de alimentación reciente y/o sistema catalizador). En particular, la preparación del producto de polímero de baja polidispersidad con una reducción no esperada polímeros de peso molecular bajos y/o altos indeseados en el producto ahora es posible gracias a la presente invención. En una realización acuerdo con la presente invención, por ejemplo, en el caso del poliisobutileno, la polidispersidad del producto de polímero se puede controlar ventajosamente en valores que son menores de 4,0, por ejemplo, menores de 2,0, de manera preferente menores de 1,7; valores menores de 1,6; 1,5 o aún 1,4 también se podrían obtener ventajosamente.
Tiempos de residencia
Tiempos de residencia - El tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el circuito de polimerización (que se calcula al dividir el volumen del reactor por la velocidad de alimentación volumétrica) es de manera preferente en el intervalo de 5 segundos a 120 min, más de manera preferente en el intervalo de 10 segundos a 100 min, aún de manera más preferente en el intervalo de 1 min a 100 min, aún de manera más preferente en el intervalo de 2 min a 90 min y especialmente en el intervalo de 10 min a 60 min.
Cuando se utiliza, el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el reactor HPPU (que se calcula al dividir el volumen del reactor por la velocidad de alimentación volumétrica) es de manera preferente en el intervalo de 0,5 segundos a 200 segundos, más de manera preferente en el intervalo de 1 segundo a 100 segundos, aún de manera más preferente en el intervalo de 2 segundos a 50 segundos, y especialmente en el intervalo de 3 segundos a 25 segundos.
Relaciones de recirculación
En una realización según la presente invención, la relación de recirculación (que se calcula como la relación de velocidad de flujo volumétrico de la velocidad de flujo volumétrico de mezcla de reacción en el circuito de polimerización (en m3/h) a la velocidad de flujo volumétrico de la mezcla de polímero extraída del circuito (en m3/h)) está comprendida entre 5 y 50, de manera preferente entre 10 y 40, por ejemplo, entre 15 y 30.
Velocidad Lineal
En una realización de acuerdo con la presente invención, la velocidad lineal (que se refiere a la velocidad de la mezcla de reacción en los canales del HERS y que se calcula de manera preferente al dividir la velocidad de flujo volumétrica de la mezcla de reacción en el circuito de polimerización (en m3/h) por el área de sección transversal de los canales n de la primera sección) está comprendida entre 0,5 y 10 m/s, de manera preferente entre 1 y 5 m/s, por ejemplo, entre 1,5 y 2,5 m/s.
En una realización de acuerdo con la presente invención, el control de la velocidad de flujo volumétrica de la mezcla de reacción en el circuito de polimerización (en m3/h) se obtiene gracias a la bomba de circulación que es accionada de manera preferente por un motor con un accionador de velocidad variable. La bomba de circulación por ejemplo, se puede seleccionar entre circuladores o bombas de centrífuga. La bomba opera en un diferencial de presión, delta P, para recircular la mezcla de reacción en el HERS a través del circuito de polimerización.
La extracción del polímero se puede hacer en una o más ubicaciones en el circuito de polimerización, de manera preferente en el sistema de tubería de mezcla de reacción, por ejemplo, corriente abajo de la bomba de circulación. El polímero que se extrae se inactiva de manera preferente por cualquier técnica apropiada que sea bien conocida por el experto en la técnica, por ejemplo, al utilizar un material capaz de inactivar el catalizador, tal como, por ejemplo, hidróxido de amonio y/o NaOH.
(I 2 - ífn i 1]
El refrigerante evaporativo ingresa de manera preferente a los pasajes de refrigerante de1HERS como líquido solamente. Durante su flujo a través de los pasajes del He r S, el refrigerante líquido de esta manera se convierte en una mezcla de gas/líquido correspondiente que luego se reconvierte en un líquido en el sistema de tubería de refrigerante que incluye convenientemente un sistema de licuefacción de refrigerante.
Ejemplos
La invención ahora se ilustrará por referencia a las figuras.
Las Figuras 1 y 2 son realizaciones ilustrativas de esquemas de unidades de polimerización acuerdo con la presente invención.
Las Figuras 3, 4 y 5 son realizaciones ilustrativas de los esquemas de condiciones del proceso de polimerización de acuerdo con la presente invención.
La Figura 1 es una realización ilustrativa de una unidad de polimerización de acuerdo con la presente invención.
La Figura 2 es una realización ilustrativa de un sistema de reactor intercambiador de calor (“HERS”) de acuerdo con la presente invención.
La realización ilustrativa de acuerdo con la Figura 1 describe una versión simplificada de una unidad de polimerización acuerdo con la presente invención.
La unidad de polimerización comprende un circuito de polimerización y un circuito de refrigerante y un sistema de reactor intercambiador de calor (“HERS”) que es compartido entre el circuito de polimerización y el circuito de refrigerante.
El HERS como es representado comprende
- ocho secciones, cada sección comprende “n” canales paralelepipédicos para la mezcla de reacción y “n+1” pasajes para el refrigerante, en donde el último canal de refrigerante de cada sección es compartido de manera preferente con el primer canal de refrigerante de su próxima sección,
- una entrada de mezcla de reacción en el lado izquierdo del fondo del HERS,
- una salida de mezcla de reacción en el lado derecho de fondo del HERS.
El circuito de polimerización comprende un sistemas de tubería de mezcla de reacción conectado a una entrada de mezcla de reacción y una salida de mezcla de reacción del HERS; una bomba de circulación se puede observar en el lado izquierdo inferior del sistema de tubería de mezcla de reacción; las flechas representadas en el sistema de tubería de mezcla de reacción indican la dirección la dirección de la ruta de flujo de la mezcla de reacción recirculada de la salida de mezcla de reacción a la entrada de mezcla de reacción.
El circuito de polimerización también comprende un sistema de extracción de polímero cuando se observa en el exterior izquierdo del fondo del HERS - corriente arriba de la entrada de mezcla de reacción; es decir en esta configuración, la extracción de polímero se sitúa en el sistema de tubería de mezcla de reacción mismo entre la bomba de circulación y la entrada de mezcla de reacción. En esta configuración, la extracción se puede hacer ventajosamente de la caja de distribución que es representada en la Figura por un círculo. Simétricamente de1HERS, el otro círculo, que se sitúa corriente abajo de la salida de mezcla de reacción, corresponde a la caja de recolección de mezcla de reacción.
En la Figura 1 la configuración de la unidad de polimerización, la ruta de flujo de la mezcla de reacción (que no se muestra pero se puede entender fácilmente en la representación de HERS simplificada de acuerdo con la Figura 2) es una “ruta de flujo de serpentina”.
La alimentación de la entrada de mezcla de reacción puede comprender ventajosamente el o Ios monómeros y oligómeros/polímeros, por ejemplo, el isobutileno y el poliisobutileno, el sistema catalizador, por ejemplo, cloruro de tbutilo y EADC, el o Ios diluyentes de monómeros y Ios solventes de Ios componentes de catalizador; la alimentación de entrada de mezcla de reacción que es de manera preferente la combinación de las alimentaciones resientes (que consisten, en una realización opcional de acuerdo con la presente invención donde un HPPU se utiliza, en una alimentación pre-polimerizada) junto con la alimentación recircularte menos la alimentación extraída; en la configuración de la unidad de polimerización de la Figura 1, la alimentación reciente, por ejemplo, la alimentación que comprende isobutileno (de manera preferente pre-mezclado con el cloruro de t-buTilo), se introduce ventajosamente en varios puntos de introducción en el HERS como es representado en Ios cuatro puntos de introducción en el fondo de1HERS, respectivamente en la caja de entrada (por ejemplo, la caja que conecta la entrada de mezcla de reacción de HERS y la primera sección de mezcla de reacción del HERS) y las tres zonas de unión de mezcla de reacción de fondo (que conectan Ios canales de fondo para la alimentación de mezcla de reacción de una sección a Ios canales de fondo para la alimentación de mezcla de reacción de la siguiente sección). Los cuatro símbolos FC/FV situados en las líneas de alimentación recientes corresponden al control de flujo y las válvulas de control de flujo. En la configuración de la unidad de polimerización de la Figura 1, el co-iniciador (por ejemplo, el catalizador EADC) se introduce ventajosamente en la alimentación circulante entre la salida de mezcla de reacción y la bomba.
El HERS como es representado comprende además
- una entrada de refrigerante en el lado derecho inferior del HERS; se puede observar arriba de la salida de mezcla de reacción para un mejor entendimiento de la Figura,
- una salida de refrigerante en el lado derecho superior del HERS,
la entrada del refrigerante y las salidas del HERS que conectan el HERS al sistema de tubería de refrigerante del circuito de refrigerante. El sistema de tubería de refrigerante comprende un sistema de refrigeración; como es explicado con detalle en la descripción, es de manera preferente un sistema de licuefacción de refrigerante que permite reconvertir la mezcla de refrigerante de gas/líquido en el refrigerante evaporativo líquido deseado que se reintroduce subsecuentemente en el HERS.
La realización ilustrativa de acuerdo con la Figura 2 describe una versión simplificada de un HERS acuerdo con la presente invención.
El HERS comprende
- una entrada de mezcla de reacción en el lado izquierdo de fondo del HERS; en esta realización, la alimentación de entrada de mezcla de reacción puede comprender ventajosamente el o Ios monómeros y polímeros, por ejemplo, el isobutileno y el poliisobutileno, el sistema catalizador, por ejemplo, cloruro de t-butilo y EADC; la alimentación de entrada de mezcla de reacción es de manera preferente la combinación de las alimentaciones recientes (que consisten, en una realización opcional de acuerdo con la presente invención, en una alimentación polimerizada) junto con la alimentación de recirculación menos la alimentación de extracción (no mostrada en esta Figura);
- una salida de mezcla de reacción en el lado derecho de fondo del HERS;
- dos secciones, es decir una sección izquierda que comprende la entrada de mezcla de reacción y una sección derecha que comprende la salida de mezcla de reacción; cada sección comprende tres canales de mezcla de reacción rodeados por cuatro canales de refrigerante, es decir un total de seis canales de mezcla de reacción y siete canales de refrigerante, un canal de refrigerante que es compartido entre las dos secciones.
En la configuración de HERS de la Figura 2, la ruta de flujo de la mezcla de reacción (como se muestra por las flechas) es una “ruta de flujo de serpentina”, es decir la ruta de flujo de la mezcla de reacción en la primera sección es ascendente y lar ruta de flujo de la mezcla de reacción en la última sección (segunda) es descendente. Esta ruta de flujo de serpentina se puede aplicar igualmente a las realizaciones en donde más de dos secciones se utilizan; por ejemplo, lo mismo aplica para la Figura 1 que representa una configuración de ruta de flujo de serpentina de ocho secciones. En la configuración de HERS de la Figura 2, la ruta de flujo del refrigerante (por ejemplo, propileno líquido) es ascendente (como se muestra por las flechas); el tubo de entrada de refrigerante que alimenta los siete canales de refrigerante en su extremo de fondo se puede observar en el lado de extremo derecho de la figura; el tubo de salida del refrigerante que recolecta los siete canales de refrigerante en su extremo superior se puede observar en el lado de extremo derecho de la Figura.
La configuración de HERS simplificada de la Figura 2 también comprende:
- una caja de entrada de mezcla de reacción que se sitúa en el HERS en el fondo de la primera sección;
- una caja de salida de mezcla de reacción que se sitúa en el HERS en el fondo de la última sección (segunda); - una zona de unión de mezcla de reacción que conecta los tres canales paralelepipédicos para la alimentación de mezcla de reacción de la primera sección a los tres canales paralelepipédicos para la alimentación de mezcla de reacción de la segunda sección.
Las Figuras 3, 4 y 5 son realizaciones ilustrativas de esquemas de condiciones de proceso de polimerización de acuerdo con la presente invención.
Representa una simulación/cálculo del perfil de temperatura y un perfil de concentración de monómero de acuerdo con diferentes realizaciones de la presente invención.
El reactor utilizado para los cálculos es un reactor platular que comprende ocho secciones, cada sección está hecha de diez canales paralelepipédicos; la ruta de flujo de la mezcla de reacción en los canales es una ruta de flujo de serpentina como se describe en las Figuras 1 y 2, con una ruta de flujo vertical y ascendente en la primera sección y una ruta de flujo vertical y descendente en la última sección. El control de la temperatura de reacción de los ochos canales de mezcla de reacción se proporciona por los ocho canales de refrigerante adyacentes en donde el refrigerante evaporativo se proporciona con una ruta de flujo vertical y ascendente.
La mezcla de reacción es un refinado de isobutileno 1. El refrigerante utilizado es una alimentación de propileno líquido evaporativo.
El volumen de la mezcla de reacción total del HERS es de 10,15 m3.
El volumen de la mezcla de reacción total de los canales de mezcla de reacción de1HERS es de 8,51 m3.
El volumen de sistema de tubería de mezcla de reacción exterior del HERS es de 2,32 m3.
El volumen de reactor de circuito de polimerización = 10,15 m3 2,32 m3 = 12,47 m3.
En la Figura 5, la introducción del monómero completo se lleva a cabo en la primera sección de1HERS. Esto es representado en la Figura en el lado izquierdo por un incremento agudo en la concentración de monómero, la concentración que se reduce suave y regularmente a lo largo de la ruta de reacción de polimerización. En el lado del control de temperatura, la disminución de temperatura regular general se justifica por la disminución de la concentración de isobutileno; es interesante observar que las diferentes temperaturas se incremente en la gráfica, la temperatura pequeña se incrementa (o “emite señales”) se sitúa en la caja de entrada y las cajas de unión de1HERS, es decir en las ubicaciones donde la reacción de polimerización continúa con menos intercambio de calor entre la mezcla de reacción y el refrigerante; y el incremento de temperatura final y más grande se sitúa en la caja de salidas de HERS y corriente abajo de la salida de HERS, es decir en el sistema de tubería de mezcla de reacción y la bomba de circulación donde no se lleva a cabo el intercambio de calor con el refrigerante reclamado.
Los datos que corresponden a la Figura 5 son
- una velocidad de flujo volumétrica del circuito de mezcla de reacción de polimerización de 1100 m3/h,
- una velocidad de flujo de refinado de isobuteno de 20 t/h,
- una temperatura comprendida entre 9,4 y 10,4°C,
- una concentración de isobuteno comprendida entre y 205 mol/m3,
- una velocidad de producción de poliisobutileno de 9,3 t/h,
- la producción de H-100 grado PIB (que muestra una viscosidad de 217 cSt a 100°C), y
- una ampliación de la distribución de peso molecular que corresponde a 9,3%.
En las Figuras 3 y 4, la Introducción del monómero reciente se lleva a cabo no solo en la primera sección de1HERS sino también en las tres cajas de unión de fondo entre las secciones. Esto es representado en las Figuras 3 y 4 que muestran cuatro incrementos separados en la concentración de monómero, la concentración luego se reduce suave y regularmente a lo largo de la ruta de reacción de polimerización. En el lado de control de temperatura, la disminución de la temperatura regular general se justifica por la disminución de la concentración de isobuteno; es interesante observar que la temperatura diferente se incremente en la gráfica, los incrementos de temperatura pequeños (o “señales”) se sitúan en la caja de entrada y las cajas de unión del HERS, es decir en las ubicaciones donde la reacción de polimerización continúa con menos intercambio de calor entre la mezcla de reacción y el refrigerante; y la temperatura final y más grande que se sitúa en la caja de salida de HERS y corriente abajo de la salida de HERS, es decir en el sistema de tubería de mezcla de reacción y la bomba de circulación donde no se lleva a cabo el intercambio de calor con el reclamado; también es interesante observar que entre los incrementos de temperatura pequeños (o “señales”), las gráficas permiten diferenciar aquellas que están tomando lugar en las cuatro posiciones de introducción del monómero reciente, es decir, que muestran incrementos de temperatura ligeramente más altos (o “señales”) que en cualquier parte dentro del HERS.
Los datos que corresponden a la Figura 3 son
- una velocidad de flujo volumétrico de circuito de mezcla de reacción de polimerización de 1100 m3/h, - una velocidad de flujo de refinado de isobuteno de 20 t/h,
una temperatura comprendida entre 9 y 10,2°C,
- una concentración de isobuteno comprendida entre 85 y 140 mol/m3,
- una velocidad de producción de poliisobutileno de 9,26 t/h,
- la producción de un H-100 grado PIB (que muestra una viscosidad de 217 cSt a 100°C), y
- la ampliación de la distribución del peso molecular que corresponde a 1,2%.
Los datos que corresponden a la Figura 4 son
- una velocidad de flujo volumétrica de circuito de mezcla de reacción de polimerización de 1100 m3/h, - una velocidad de flujo de refinado de isobuteno de 20 t/h,
- una temperatura comprendida entre 7 y 8,2°C,
- una concentración de isobuteno comprendida entre 470 y 525 mol/m3,
- una velocidad de producción de poliisobutileno de 8,66 t/h,
- la producción de un H-2100 grado PIB (que muestra una viscosidad de 4250 cSt en 100°C), y
- una ampliación de la distribución del peso molecular que corresponde a 0,0%
La comparación entre las Figuras 3, 4 y 5 muestra las ventajas proporcionadas por la presente invención que permite controlar el tipo de polímero que se puede producir inter alia en su distribución de peso molecular.
La presente invención proporciona varias ventajas como es destacado por los ejemplos ilustrativos representados en las Figuras de la presente invención, por ejemplo:
- una superficie de intercambio mejorada entre la mezcla de reacción y el refrigerante,
- una relación de área de transferencia de calor al volumen mejorada,
- una dimensión de tubería de mezcla de reacción mejorada (reducida) (por ejemplo, su longitud) entre la entrada y la salida del reactor de polimerización (zonas que de otra manera tenderían a desarrollar una reacción adiabática),
- rutas de flujo de mezcla de reacción mejoradas en el reactor y/o en el sistema de tubería de mezcla de reacción que reduce o aún elimina los pasajes preferenciales perjudiciales de la técnica anterior y/o las zonas muertas, - una dimensión mejorada (reducida) del reactor comparado, por ejemplo, el reactor tubular de la técnica anterior,
- un patrón de caída de presión bajo que se permite en el lado del proceso de la mezcla de reacción.

Claims (27)

REIVINDICACIONES
1. Una unidad de polimerización para polimerización iónica de una mezcla de reacción que contiene un o unos monómeros líquidos, por ejemplo, de isobutileno, que comprende un circuito de polimerización y un circuito de refrigerante y un sistema de reactor de intercambiador de calor (“HERS”) que es compartido entre el circuito de polimerización y el circuito de refrigerante, en donde
• el circuito de polimerización comprende un sistema de tubería de mezcla de reacción conectado a una entrada y una salida del HERS,
• el circuito de refrigerante comprende un sistema de tubería de refrigerante conectado a una entrada y una salida del h e r s ,
• el sistema de tubería de mezcla de reacción comprende una bomba de circulación y el circuito de polimerización comprende un sistema de extracción de polímero, caracterizada en que
1. el HERS comprende al menos una sección,
2. la o las secciones de HERS comprenden “n” canales paralelepipédicos (n que es un número entero superior o igual a 1) para la mezcla de reacción y “n+1” pasajes para el refrigerante,
3. las rutas de flujo de la mezcla de reacción en los “n” canales de una sección están unidireccionalmente paralelos, 4. las rutas de flujo de refrigerante en los “n+1” pasajes de una sección están unidireccionalmente paralelos a las rutas de flujo de la mezcla de reacción, y
5. el refrigerante no está en contacto directo con la mezcla de reacción, el refrigerante es un refrigerante evaporativo y el sistema de tubería de refrigerante incluye un sistema de licuefacción de refrigerante.
2. Unidad de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el HERS es un reactor platular.
3. Unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde e1HERS comprende al menos “x” secciones, x que es un número entero superior o igual a 2, las secciones están paralelos y en serie, de manera preferente lado por lado.
4. Unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3, en donde una sección comparte su último pasaje de refrigerante con el primer pasaje de refrigerante de la próxima sección.
5. Unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde el número de “x” secciones es par y es superior a o igual a 4, por ejemplo, 6, 8 o 10.
6. Unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada sección de HERS comprende “n” canales paralelepipédicos (n que es un número entero superior o igual a 1) para la mezcla de reacción y “n+1” pasajes para el refrigerante, en donde “n” está comprendido entre 2 y 20, por ejemplo, entre 4 y 16.
7. Unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las dimensiones de los canales paralelepipédicos de mezcla de reacción se caracterizan por
- una primera dimensión (“altura”) comprendida entre 2 y 10 m, de manera preferente entre 4 y 8 m, por ejemplo, entre 4,5 y 6,5 m, y/o
- una segunda dimensión (“profundidad”) comprendida entre 0,1 y 3 m, de manera preferente entre 0,5 y 2 m, por ejemplo, entre 0,75 y 1,5 m, y/o
- una tercera dimensión (“ancho”) comprendida entre 2 y 50 mm, por ejemplo, entre 4 y 45 mm, de manera preferente entre 8 y 35 mm, por ejemplo, entre 12 y 25 mm.
8. Unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las dimensiones de los canales paralelepipédicos de refrigerante se caracterizan por
- una primera dimensión (“altura”) comprendida entre 2 y 10 m, de manera preferente entre 4 y 8 m, por ejemplo, entre 4,5 y 6,5 m, y/ouna segunda dimensión (“profundidad”) comprendida entre 0,1 y 3 m, de manera preferente entre 0,5 y 2 m, por ejemplo, entre 0,75 y 1,5 m, y/o
- una tercera dimensión (“ancho”) comprendida entre 1 y 30 mm, de manera preferente entre 2 y 20 mm, por ejemplo, entre 5 y 16 mm.
9. Unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde
- las alturas de los canales paralelepipédicos de refrigerante son idénticos a las alturas de los canales paralelepipédicos de mezcla de reacción, cada altura es de manera preferente la misma,
- las profundidades de los canales paralelepipédicos de refrigerante son idénticos a las profundidades de los canales paralelepipédicos de mezcla de reacción, cada profundidad es de manera preferente la misma, y
- el ancho de los canales de refrigerante (W-CooI) son más pequeños que el ancho de los canales paralelepipédicos de la mezcla de reacción (W-Reac), por ejemplo, la relación entre W-CooI y W-Reac es menor de 0,8, de manera preferente menor de 0,6, aún menor de 0,5.
10. Unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la relación entre el volumen de Ios canales de refrigerante y el volumen de Ios canales de mezcla de reacción en e1HERS es menor de 0,8, de manera preferente menor de 0,6, menor de 0,5, o aún menor de 0,3.
11. Unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la distancia entre la salida de mezcla de reacción del HERS y la entrada de mezcla de reacción del HERS es menor de 5m, por ejemplo, menor de 4m, de manera preferente menor de 3m, por ejemplo, menor de 2,5m.
12. Unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una zona de unión de mezcla de reacción conecta los “n” canales paralelepipédicos para alimentación de mezcla de reacción de una sección de HERS a los “n” canales paralelepipédicos para la mezcla de reacción de la próxima sección de HERS, y en donde la zona de unión de mezcla de reacción comprende un elemento de mezclado/distribución que favorece la distribución de la mezcla de reacción.
13. Unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde e1HERS se caracteriza por una relación de área de superficie al volumen de mezcla de reacción (“S/V” expresado en m2/m3)
- mayor de 10, mayor de 20, de manera preferente mayor de 40, por ejemplo, mayor de 60, y/o
- menor de 750, menor de 450, de manera preferente menor de 350, por ejemplo, menor de 160.
14. Proceso de circuito de polimerización iónica para la polimerización de una mezcla de reacción que contiene uno o unos monómeros líquidos (por ejemplo, isobutileno) en una unidad de polimerización de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que comprenden un circuito de polimerización, un circuito de refrigerante y un sistema reactor de intercambiador de calor (“HERS”) que es compartido entre el circuito de polimerización y el circuito de refrigerante en donde el circuito de polimerización comprende un sistema de extracción de polímero y un sistema de tubería de mezcla de reacción que comprende una bomba de circulación y que se conecta a una entrada y una salida de1HERS y en donde el circuito de refrigerante comprende un sistema de tubería de refrigerante conectado a una entrada y una salidas del HERS, caracterizado en que
1. el HERS comprende al menos una sección en la cual tanto la mezcla de reacción como el refrigerante se hacen circular,
2. la o las secciones de HERS comprenden “n” canales paralelepipédicos (n es un número entero superior o igual a 1) en donde la mezcla de reacción se hace circular y “n+1” pasajes en donde el refrigerante se hace circular,
3. las rutas de flujo de la mezcla de reacción en los n” canales de una sección están unidireccionalmente paralelos, 4. las rutas de flujo del refrigerante en los “n+1” pasajes en una sección están unidireccionalmente paralelos a las rutas de flujo de mezcla de reacción, y
5. en donde el refrigerante no está en contacto directo con la mezcla de reacción, el refrigerante es un refrigerante evaporativo y el sistema de tubería de refrigerante comprende un sistema de licuefacción de refrigerante.
15. Proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con la reivindicación 14, en donde la diferencia de temperatura del refrigerante entre cualquier punto dentro del lado del refrigerante de1HERS es menor de 3°C, de manera preferente menor de 2,5°C, menor de 2°C, menor de 1,5°C, por ejemplo, menor de 1°C.
16. Proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 15, en donde el refrigerante es un refrigerante evaporativo y en donde la o las secciones de HERS comprenden los pasajes “n+1” (n que es un número entero superior o igual a 1) en donde el refrigerante se hace circular y al menos se evapora parcialmente.
17. Proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, en donde el refrigerante se selecciona de entre CFC (clorofluorocarburo), CFO (clorofluoroolefina), HCFC (hidroclorofluorocarburo), HCFO (hidroclorofluoroolefina), HFC (hidrofluorocarburo), HFO (hidrofluoroolefina), HCC (hidroclorocarburo), HCO (hidrocloroolefina), HC (Hidrocarburo), HO (hidroolefina, por ejemplo, alquenos), PFC (per-fluorocarburo), PFO (perfluoroolefina), PCC (perclorocarburo), PCO (ercloroolefina), Halon/Haloalqueno, y/o mezclas de los mismos, de manera mucho más preferente propileno.
18. Proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, en donde la ruta de flujo de la mezcla de reacción en una sección del HERS está opuesta a la ruta de flujo de la mezcla de reacción en la siguiente sección (“ruta de flujo de serpentina”).
19. Proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, en donde la ruta de flujo de la mezcla de reacción en o Ios canales de la primera sección es ascendente y/o la ruta de flujo de la mezcla de reacción en el o Ios canales de la última sección descendente.
20. Proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, en donde la dirección de las rutas de flujo de la mezcla de reacción en el o Ios canales de las secciones de1HERS son verticales, y/o la dirección de las rutas de flujo del refrigerante en Ios pasajes de las secciones de1HERS son verticales y ascendentes.
21. Proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, en donde el o los monómeros líquidos se introducen en el circuito de polimerización de la unidad de polimerización
- en el sistema de tubería de mezcla de reacción mismo, por ejemplo, entre la bomba de circulación y la entrada de mezcla de reacción del HERS, y/o
- en la caja de entrada de mezcla de reacción, la caja se sitúa en el HERS justo antes de la primera sección del HERS, de manera preferente en el fondo de la sección, y/o
- en una zona de unión de mezcla de reacción que conecta los canales paralelepipédicos “n” para alimentación de mezcla de reacción de una sección de los “n” canales paralelepipédicos para la alimentación de mezcla de reacción de la siguiente sección y en donde la zona de unión de mezcla de reacción comprende un elemento de mezclado/distribución que favorece la distribución de la mezcla de reacción.
22. Proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 21, en donde el o los monómeros líquidos que contienen la mezcla de reacción comprenden un sistema catalizador que consiste en un sistema co-iniciador de ácido de Lewis, es decir, un ácido de Lewis que actúa como un co-iniciador (frecuentemente identificado como el catalizador o activador) de manera preferente Junto con un iniciador.
23. Proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con la reivindicación 22, en donde el iniciador está presente y se pre-mezcla con el monómero líquido antes de su introducción en el HERS.
24. Proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 22 o 23, en donde el catalizador se introduce
- en el sistema de tubería de mezcla de reacción mismo, por ejemplo, entre la salida de mezcla de reacción del HERS y la bomba de circulación, y/o
- en una zona de unión de mezcla de reacción que conecta los “n” canales paralelepipédicos para la alimentación de mezcla de reacción de una sección del HERS a los “n” canales paralelepipédicos para la alimentación de mezcla de reacción de la siguiente sección del HERS y en donde la zona de unión de mezcla de reacción comprende un elemento de mezclado/distribución que favorece la distribución de la mezcla de reacción, de manera preferente una zona de unión de mezcla de reacción en donde no se introduce el monómero líquido reciente.
25. Proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 24, en donde el HERS se caracteriza por un coeficiente de transferencia de calor volumétrico (ex presado en MW/m3.K)
- mayor de 0,o04, mayor de 0,008, de manera preferente mayor de 0,015, por ejemplo, mayor de 0,03, y/o - menor de 0,4, menor de 0,2, de manera preferente menor de 0,1, por ejemplo, menor de 0,05.
26. Proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 25, en donde la relación de circulación (que se calcula como la relación de velocidad de flujo volumétrico de la velocidad de flujo volumétrica de mezcla de reacción en el circuito de polimerización (en m3/h) a la velocidad de flujo volumétrica de la extracción de mezcla de polímero del circuito (en m3/h)) está comprendida en 5 y 50, de manera preferente entre 10 y 40, por ejemplo, entre 15 y 30.
27. Proceso de circuito de polimerización iónica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 26, en donde la velocidad lineal (que se refiere a la velocidad de la mezcla de reacción en los canales de1HERS y que se calcula de manera preferente al dividir la velocidad de flujo volumétrica de la mezcla de reacción en el circuito de polimerización (en m3/h) por el área de sección transversal de los canales n de la primera sección) está comprendida entre 0,5 a 10 m/s, de manera preferente entre 1 a 5 m/s, por ejemplo, entre 1,5 y 2,5 m/s.
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