ES2948034T3

ES2948034T3 - Alivio de presión para reactores de polimerización de poliolefina múltiple

Info

Publication number: ES2948034T3
Application number: ES14772552T
Authority: ES
Inventors: Thanh Nguyen; Ralph Romig; Carolyn Lehman; Joel A Mutchler
Original assignee: Chevron Phillips Chemical Co LP
Current assignee: Chevron Phillips Chemical Co LP
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2023-08-30
Anticipated expiration: 2034-09-16
Also published as: CA2924648A1; US20160159938A1; MX2016003584A; US20150080533A1; US9295964B2; EP3033169B1; CA2924648C; CN105579124B; SA516370776B1; EP3033169A1; WO2015042045A1; BR112016006156B1; CN105579124A; BR112016006156A2; US9783621B2

Abstract

Un sistema y método de fabricación de poliolefina que incluye polimerizar olefina en un primer reactor para formar una poliolefina, transferir la poliolefina a un segundo reactor, polimerizar olefina en el segundo reactor y descargar una poliolefina producto del segundo reactor. El sistema y método que incluyen operar el primer reactor con un primer sistema de alivio de presión del reactor y el segundo reactor con un segundo sistema de alivio de presión del reactor, ambos sistemas de alivio de presión para descargar a un sistema de antorcha, y en donde se configura un sistema instrumentado de alivio (RIS). para dirigir al menos un enclavamiento de proceso que mitigue un escenario de reacción excesiva como un escenario de alivio de sobrepresión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Alivio de presión para reactores de polimerización de poliolefina múltiple

Antecedentes

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a un sistema de alivio en la producción de poliolefinas con múltiples reactores de polimerización y, más particularmente, a un sistema cerrado de alivio de presión y sistema de enclavamiento para múltiples reactores de polimerización de poliolefinas.

2. Descripción de la técnica relacionada

Esta sección tiene como objetivo presentar al lector aspectos de la técnica que se pueden referir a aspectos de la presente invención, que se describen y/o se reivindican a continuación. Se cree que este análisis es útil para proporcionar información al lector sobre los antecedentes para facilitar una mejor comprensión de los diversos aspectos de la presente invención. Por consiguiente, se entenderá que estas afirmaciones deben interpretarse de este modo y no como admisiones de la técnica previa.

A medida que las tecnologías químicas y petroquímicas han avanzado, los productos de estas tecnologías se han vuelto cada vez más frecuentes en la sociedad. En particular, a medida que avanzan las técnicas para unir bloques de construcción moleculares simples en cadenas más largas (o polímeros), los productos poliméricos, normalmente en forma de varios plásticos, se han incorporado cada vez más a los artículos cotidianos. Los polímeros de poliolefina, como el polietileno, el polipropileno y sus copolímeros, se usan para tuberías, envases farmacéuticos y de venta al por menor, envases de alimentos y bebidas, bolsas de plástico, juguetes, alfombras, diversos productos industriales, componentes de automóviles, electrodomésticos y otros artículos domésticos, etc.

Los tipos específicos de poliolefinas, como el polietileno de alta densidad (HDPE), tienen aplicaciones particulares en la fabricación de productos moldeados por soplado y moldeados por inyección, como contenedores de alimentos y bebidas, películas y tuberías de plástico. Otros tipos de poliolefinas, como el polietileno de baja densidad (LDPE), el polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), el polipropileno isotáctico (iPP) y el polipropileno sindiotáctico (sPP) también son adecuados para aplicaciones similares. Los requisitos mecánicos de la aplicación, como la resistencia a la tracción y la densidad, y/o los requisitos químicos, como la estabilidad térmica, el peso molecular y la reactividad química, normalmente determinan qué tipo de poliolefina es adecuado.

Un beneficio de la construcción de poliolefina, como se puede deducir de la lista de usos anterior, es que generalmente no reacciona con los bienes o productos con los que está en contacto. Esto permite que los productos de poliolefina se usen en contextos residenciales, comerciales e industriales, incluidos el almacenamiento y el transporte de alimentos y bebidas, la electrónica de consumo, la agricultura, el transporte marítimo y la construcción de vehículos. La amplia variedad de usos residenciales, comerciales e industriales de las poliolefinas se ha traducido en una demanda sustancial de poliolefinas en bruto que se pueden extruir, inyectar, soplar o conformar de otro modo en un producto o componente consumible final.

Para satisfacer esta demanda, existen varios procesos mediante los cuales las olefinas pueden polimerizarse para formar poliolefinas. Estos procesos se pueden realizar en instalaciones petroquímicas o cerca de instalaciones petroquímicas, que proporcionan fácil acceso a las moléculas de olefina de cadena corta (monómeros y comonómeros), como etileno, propileno, buteno, penteno, hexeno, octeno, deceno y otros bloques de construcción de los polímeros de poliolefina mucho más largos. Estos monómeros y comonómeros pueden polimerizarse en un reactor de polimerización en fase líquida y/o en un reactor de polimerización en fase gaseosa. A medida que se desarrollan cadenas poliméricas durante la polimerización en el reactor, se producen en el reactor partículas sólidas conocidas como «pelusa», «escamas» o «polvo».

La pelusa puede poseer una o más propiedades de fusión, físicas, reológicas y/o mecánicas de interés, como densidad, índice de fusión (IF), índice de flujo de fusión (IFF), contenido de comonómero, peso molecular, cristalinidad, etc. Pueden ser deseables diferentes propiedades para la pelusa dependiendo de la aplicación a la que se vaya a aplicar la pelusa de poliolefina o la poliolefina posteriormente peletizada. La selección y el control de las condiciones de reacción dentro del reactor, como la temperatura, la presión, las concentraciones químicas, la tasa de producción de polímeros, el tipo de catalizador, etc., pueden afectar las propiedades de la pelusa.

Aparte de uno o más monómeros de olefina, puede añadirse al reactor un catalizador (por ejemplo, ZieglerNatta, metaloceno, a base de cromo, posmetaloceno, níquel, etc.) para facilitar la polimerización de los monómeros. Por ejemplo, el catalizador puede ser una partícula añadida a través de una corriente de alimentación del reactor y, una vez añadida, ser suspendida en el medio fluido dentro del reactor. A diferencia de los monómeros, los catalizadores generalmente no se consumen en la reacción de polimerización. Así mismo, se puede añadir al reactor un hidrocarburo inerte, como isobutano, propano, n-pentano, i-pentano, neopentano, n-hexano y/o heptano, etc., y utilizarlo como diluyente para transportar el contenido del reactor. Sin embargo, algunos procesos de polimerización pueden emplear monómero como diluyente, como en el caso de ejemplos seleccionados de producción de polipropileno donde el propio monómero de propileno actúa como diluyente. No obstante, el diluyente puede mezclarse con la pelusa y otros componentes en el reactor para formar una suspensión de polímero. En general, el diluyente puede facilitar la circulación de la suspensión de polímero en el reactor, la eliminación de calor de la suspensión de polímero en el reactor, etc.

La descarga de suspensión del reactor normalmente incluye la pelusa de polímero, así como componentes no poliméricos tales como monómero (y comonómero) de olefina sin reaccionar, diluyente, etc. Esta corriente de descarga generalmente se procesa, por ejemplo, mediante un sistema de recuperación de diluyente/monómero (p. ej., recipiente de evaporación instantánea o recipiente separador, columna de purga, etc.) para separar los componentes no poliméricos de la pelusa polimérica. El diluyente recuperado, el monómero sin reaccionar y otros componentes no poliméricos del sistema de recuperación pueden tratarse y reciclarse al reactor, por ejemplo. En cuanto al polímero recuperado (sólidos), el polímero se puede tratar para desactivar el catalizador residual, eliminar los hidrocarburos arrastrados o disueltos, secar el polímero y peletizar el polímero en una extrusora, etc., antes de enviar el polímero al cliente.

En algunas circunstancias, para aumentar la capacidad de una línea de polimerización de poliolefinas o para lograr ciertas características deseadas del polímero, se puede emplear más de un reactor de polimerización, teniendo cada reactor su propio conjunto de condiciones. En ciertos ejemplos, los reactores (p. ej., reactores de bucle) se pueden conectar en serie, de modo que la suspensión de polímero de un reactor se puede transferir a un reactor posterior, y así sucesivamente, hasta que se produce un polímero de poliolefina que se descarga del reactor final o terminal con el conjunto deseado de características. Las condiciones respectivas del reactor, incluida la receta de polimerización, se pueden establecer y mantener de manera que el producto de polímero de poliolefina (p. ej., polietileno, polipropileno) sea monomodal, bimodal o multimodal y tenga porciones de poliolefina de diferentes densidades, etc.

La polimerización en uno o varios reactores generalmente es exotérmica o generadora de calor y normalmente se realiza en sistemas cerrados donde la presión se puede regular para controlar la producción. Al igual que con cualquier sistema cerrado de este tipo, normalmente se deben emplear algunos medios para aliviar la presión en una condición de sobrepresión de los reactores y las tuberías asociadas. Para reactores de bucle y otros reactores de polimerización, pueden emplearse válvulas de alivio de presión.

El documento US2011/311014 A1 se refiere a un sistema de reactor que incluye un sistema cerrado de alivio de presión y/o un sistema de control que incluye un sistema de separación de suspensiones. El documento US2010/056707 se refiere a una cámara de evaporación instantánea dimensionada para recibir el efluente descargado de un reactor de poliolefina durante la operación normal del reactor y durante un vertido del reactor. En el documento US2004/253151 se describe un método para terminar de forma segura una reacción fuera de control dentro de un recipiente de reacción, que comprende: detectar un aumento en la presión en el recipiente de reacción y abrir una barrera que bloquee una ruta de flujo hacia el reactor. El documento WO 2005/077522 se refiere a un aparato para preparar y suministrar catalizador a un reactor de polimerización de bucle de suspensión de etileno y a un aparato para controlar la inyección de suspensión de catalizador en un reactor de polimerización en donde se prepara polietileno.

Sumario de la invención

Un aspecto de la invención se refiere a un método para operar un sistema de fabricación de poliolefina, que incluye la polimerización de olefina en un primer reactor de suspensión de bucle que tiene una bomba del primer reactor para formar una primera poliolefina, transfiriendo la primera poliolefina a un segundo reactor de suspensión de bucle que tiene una bomba del segundo reactor, en donde la transferencia de la primera poliolefina desde el primer reactor de suspensión de bucle al segundo reactor de suspensión de bucle es una descarga continua y en donde la descarga continua está controlada por una caída de presión desde la bomba del primer reactor hasta la bomba del segundo reactor, polimerizando olefina en el segundo reactor de suspensión de bucle para formar una segunda poliolefina, y descargando una poliolefina producto del segundo reactor de suspensión de bucle, teniendo la poliolefina producto la primera poliolefina y la segunda poliolefina. El método incluye operar el primer reactor de suspensión de bucle con un primer sistema de alivio de presión del reactor y el segundo reactor de suspensión de bucle con un segundo sistema de alivio de presión del reactor, ambos sistemas de alivio de presión configurados para descargar a un sistema de antorcha. El sistema de fabricación de poliolefinas incluye un sistema instrumentado de alivio (RIS, por sus siglas en inglés) configurado para dirigir al menos un enclavamiento del proceso que mitigue un escenario de exceso de reacción del primer reactor de suspensión de bucle o del segundo reactor de suspensión de bucle, o ambos, como un escenario de alivio de sobrepresión.

Otro aspecto de la invención se refiere a un método para operar un sistema de fabricación de poliolefinas, que incluye: polimerizar olefina en un primer reactor de suspensión de bucle para formar una primera poliolefina, teniendo el primer reactor de suspensión de bucle un dispositivo de alivio de presión del primer reactor y una bomba del primer reactor; transferir la primera poliolefina a un segundo reactor de suspensión de bucle que tiene un segundo dispositivo de alivio de presión del reactor y una segunda bomba de reactor, en donde la transferencia de la primera poliolefina desde el primer reactor de suspensión de bucle al segundo reactor de suspensión de bucle es una descarga continua y en donde la descarga continua se controla mediante la caída de presión desde la bomba del primer reactor hasta la bomba del segundo reactor; polimerizar olefina en el segundo reactor de suspensión de bucle para formar una segunda poliolefina; y descargar un producto de poliolefina del segundo reactor de suspensión de bucle, el producto de poliolefina tiene la primera poliolefina y la segunda poliolefina; y en donde los dispositivos de alivio de presión del primer y segundo reactor están configurados para descargar a un sistema de separación configurado para recoger sólidos de poliolefina y descargar vapor a un sistema de antorcha. El sistema de fabricación de poliolefinas incluye un sistema instrumentado de alivio (RIS, por sus siglas en inglés) configurado para dirigir al menos un enclavamiento del proceso que mitigue un escenario de exceso de reacción del primer reactor de suspensión de bucle o del segundo reactor de suspensión de bucle, o ambos, como un escenario de alivio de sobrepresión.

Otro aspecto más de la invención se refiere a un sistema de producción de poliolefina que tiene: un primer reactor de suspensión de bucle que tiene una bomba del primer reactor y está configurado para polimerizar olefina en una primera poliolefina y descargar la primera poliolefina a un segundo reactor de suspensión de bucle que tiene una bomba del segundo reactor, en donde la descarga de la primera poliolefina al segundo reactor de bucle de suspensión es una descarga continua y en donde la descarga continua está controlada por una caída de presión desde la bomba del primer reactor a la bomba del segundo reactor; el segundo reactor de suspensión de bucle configurado para polimerizar olefina en una segunda poliolefina y descargar una poliolefina producto que incluye la primera poliolefina y la segunda poliolefina; un sistema instrumentado de alivio (RIS) configurado para dirigir al menos un enclavamiento de proceso que mitigue un escenario de exceso de reacción del primer reactor de suspensión de bucle y el segundo reactor de suspensión de bucle como un escenario de alivio de sobrepresión; un primer dispositivo de alivio de presión dispuesto en el primer reactor de suspensión de bucle y configurado para aliviar un sistema de antorcha; y un segundo dispositivo de alivio de presión dispuesto en el segundo reactor de suspensión de bucle y configurado para aliviar el sistema de antorcha.

Otro aspecto más de la invención se refiere a un sistema de producción de poliolefina que incluye: un primer reactor de suspensión en bucle que tiene una bomba del primer reactor y está configurado para polimerizar olefina en una primera poliolefina y descargar la primera poliolefina a un segundo reactor de suspensión de bucle que tiene una bomba del segundo reactor, en donde la descarga de la primera poliolefina al segundo reactor de suspensión de bucle es una descarga continua y en donde la descarga continua está controlada por una caída de presión desde la bomba del primer reactor a la bomba del segundo reactor; el segundo reactor de suspensión de bucle configurado para polimerizar olefina en una segunda poliolefina y descargar una poliolefina producto que comprende la primera poliolefina y la segunda poliolefina; un sistema instrumentado de alivio

(RIS) configurado para dirigir al menos un enclavamiento de proceso que mitigue un escenario de exceso de reacción del primer reactor de suspensión de bucle y el segundo reactor de suspensión de bucle como un escenario de demanda de alivio de sobrepresión; una primera válvula de alivio de presión dispuesta en el primer reactor de suspensión de bucle y configurada para aliviar a un sistema de separación; y una segunda válvula de alivio de presión dispuesta en el segundo reactor de suspensión de bucle y configurada para aliviar el sistema de separación.

Breve descripción de los dibujos

Las ventajas de la invención pueden resultar evidentes para un experto en la materia al leer la siguiente descripción detallada y con referencia a los dibujos en los que:

la FIG. 1 es un diagrama de flujo de bloques que representa un sistema de producción de poliolefina ejemplar para producir poliolefina;

la FIG. 2 es un diagrama de flujo del proceso de un sistema de reactor ejemplar del sistema de producción de poliolefina de la FIG.;

la FIG. 3 es un diagrama de flujo del proceso de un sistema de reactor ejemplar del sistema de producción de poliolefina de la FIG.1; y

la FIG. 4 es un diagrama de flujo de bloques de la operación de un sistema de fabricación de poliolefinas.

Descripción detallada

A continuación, se describirán uno o más ejemplos específicos de la presente explicación. En un intento de proporcionar una descripción concisa de estos ejemplos, en la memoria descriptiva no se describen todos los rasgos de una implementación real. Debe observarse que, en el desarrollo de cualquiera de estas implementaciones reales, como en cualquier proyecto de ingeniería o diseño, deben tomarse diversas decisiones específicas de la implementación para lograr los objetivos específicos de los creadores, como el cumplimiento de las restricciones comerciales y relacionadas con los sistemas, que pueden variar de una implementación a otra. Así mismo, debe tenerse en cuenta que un esfuerzo de desarrollo de ese tipo podría ser complejo y demandar mucho tiempo, pero, no obstante, sería una tarea habitual de diseño, fabricación y elaboración para los expertos en la técnica que cuenten con el beneficio de esta explicación.

Las presentes técnicas acomodan la producción de las mismas o diferentes poliolefinas en los respectivos reactores de polimerización en serie. La poliolefina producida en los reactores puede ser igual o diferente con respecto a la densidad del polímero, el peso molecular, etc. Para mejorar tal producción, las presentes técnicas abordan el control de la presión y el alivio de los múltiples reactores de polimerización en el sistema del reactor.

Como se analiza a continuación, las técnicas proporcionan la descarga de las válvulas de alivio del reactor de polimerización a un sistema de antorcha. En particular, en los ejemplos se dirige la descarga de las válvulas de alivio a un cabezal de la antorcha, como a través de la tubería de descarga de la válvula de alivio. En ciertos ejemplos se dirige la descarga de las válvulas de alivio a través de un sistema de separación previa a la entrada al cabezal de la antorcha. El sistema de separación elimina y recoge sólidos de poliolefina y puede enviar principalmente vapor de hidrocarburo al cabezal de la antorcha. Además, como también se analiza a continuación, las presentes técnicas pueden configurar los reactores de polimerización y sus sistemas de alimentación de manera que se mitigue o evite el escenario de alivio de la sobrepresión hidráulica de alimentación de los reactores. Es más, un sistema instrumentado de seguridad (SIS, por sus siglas en inglés) o etiquetado en la presente memoria como un sistema instrumentado de alivio (RIS, por sus siglas en inglés) proporciona enclavamientos de proceso para mitigar o evitar ciertos escenarios de sobrepresión o alivio, incluido el escenario de alivio de sobrepresión de reacción excesiva o fuera de control.

En general, para lograr las características deseadas del polímero en la producción de poliolefinas se puede emplear más de un reactor de polimerización, teniendo cada reactor su propio conjunto de condiciones. En ciertos ejemplos, los reactores (p. ej., reactores de bucle) se pueden conectar en serie, de modo que la suspensión de pelusa de polímero de un reactor se puede transferir a un reactor posterior, y así sucesivamente, hasta que se produce un polímero de poliolefina que se descarga del reactor final o terminal con el conjunto deseado de características. Las condiciones del reactor respectivo, incluida la receta de polimerización, se pueden establecer y mantener de manera que la poliolefina (p. ej., polietileno, polipropileno) polimerizada en cada reactor respectivo pueda tener un peso molecular diferente, una densidad diferente, etc. En el caso de dos reactores en serie, dos polímeros de poliolefina (por ejemplo, uno polimerizado en el primer reactor y el otro polimerizado en el segundo reactor), cada uno con una fracción de peso molecular diferente o una densidad diferente, por poner un ejemplo, pueden combinarse en un solo producto de polímero que se descarga del reactor segundo (final).

Así, en la producción de poliolefinas con reactores de polimerización en serie, los reactores pueden operar para producir diferentes polímeros de poliolefinas en cada reactor. Por ejemplo, el monómero de olefina puede polimerizarse en el primer reactor para producir una poliolefina de alto peso molecular y tener una densidad de polímero baja o alta, y el monómero de olefina puede polimerizarse en el segundo reactor para producir una poliolefina de bajo peso molecular y tener una densidad del polímero baja o alta. Por otro lado, el monómero de olefina puede polimerizarse en el primer reactor para producir una poliolefina de bajo peso molecular y tener una densidad de polímero baja o alta, y el monómero de olefina puede polimerizarse en el segundo reactor para producir una poliolefina de alto peso molecular y tener una densidad del polímero baja o alta. Además, se puede producir poliolefina de peso molecular similar en cada reactor, pero siendo diferente la densidad de poliolefina u otras propiedades en cada reactor.

En ciertos ejemplos con dos reactores de polimerización (p. ej., reactores de bucle) en serie, se produce un polietileno de alta densidad y bajo peso molecular (LMW HDPE) en un reactor y un polietileno lineal de baja densidad y alto peso molecular (h Mw LLDPE) producido en el otro reactor. Así, el producto final combinado es un polietileno bimodal que se descarga desde el reactor final (segundo). Un agente de transferencia de cadena (p. ej., hidrógeno) se alimenta al reactor que polimeriza el HDPE de LMW para terminar el crecimiento de la cadena de polímero para facilitar la producción del HDPE de LMW en ese reactor. Asimismo, como puede deducirse del análisis anterior, el control de presión de los reactores puede variar.

Como ejemplo de producción de poliolefina que tiene un requisito de eliminación de calor generalmente más exigente en el segundo reactor (aguas abajo) en comparación con el primer reactor, es la polimerización de un componente de alta densidad y bajo peso molecular (LMW-HD) en el primer reactor y un componente de baja densidad y alto peso molecular (HMW-LD) en el segundo reactor. Normalmente, el componente LMW-HD se polimeriza (en el primer reactor) a una temperatura más alta (p. ej., 110 °C [230 °F]) y el componente HMW-LD se polimeriza (en el segundo reactor) a una temperatura más baja (p. ej., 79 °C [175 °F]). Como otro ejemplo, el componente LMW-HD puede polimerizarse en el segundo reactor y el componente HMW-LD puede polimerizarse en el primer reactor.

Por último, mientras que el presente análisis puede centrarse en dos reactores en serie, las presentes técnicas pueden ser aplicables a más de dos reactores en serie. Además, las técnicas pueden aplicarse a dos o más reactores en paralelo, o a cualquier combinación de reactores en serie y en paralelo. Asimismo, pueden ser aplicables varias combinaciones de pesos moleculares y adiciones de comonómeros en poliolefina monomodal, bimodal o multimodal (p. ej., polietileno, polipropileno, etc.). Así mismo, el peso molecular promedio del polímero de poliolefina (normalmente polidisperso) se denomina en la presente memoria generalmente «peso molecular» y, a veces, como peso molecular bajo (LMW) o peso molecular alto (HMW) como con los grados de poliolefina (por ejemplo, polietileno). En la práctica, el peso molecular promedio de la poliolefina puede ser el promedio numérico, el promedio ponderal, el promedio de viscosidad, el promedio z, el promedio z+1 y otras caracterizaciones promedio.

I. Revisión de la producción de poliolefinas

Volviendo ahora a los dibujos, y con referencia inicialmente a la FIG. 1, un diagrama de bloques representa un sistema 10 de producción ejemplar para producir poliolefinas tales como polietileno, polipropileno y sus copolímeros, etc. El sistema 10 de producción ejemplar es normalmente una operación continua, pero puede incluir sistemas continuos y por lotes. Una capacidad nominal ejemplar para el sistema 10 de producción ejemplar es de aproximadamente 272-726 millones de kilos (600-1600 millones de libras) de poliolefina producidas al año. Las tasas de diseño ejemplares por hora son aproximadamente de 29 483 a 90 718 kilos (65 000 a 200000 libras) de poliolefina polimerizada/extruida por hora. Debe enfatizarse, sin embargo, que las presentes técnicas se aplican a los procesos de fabricación de poliolefinas, incluidos los sistemas de producción de polietileno, que tienen capacidades nominales y tasas de diseño fuera de estos intervalos ejemplares.

Varios proveedores 12 pueden proporcionar materias primas 14 del reactor al sistema 10 de producción a través de tuberías, barcos, camiones, cilindros, tambores, etc. Los proveedores 12 pueden incluir instalaciones fuera del sitio y/o en el sitio, incluidas plantas de olefinas, refinerías, plantas de catalizadores y similares. Los ejemplos de posibles materias primas incluyen monómeros y comonómeros de olefina (como etileno, propileno, buteno, hexeno, octeno y deceno), diluyentes (como propano, isobutano, n-butano, n-hexano y n-heptano), agentes de transferencia de cadena (como hidrógeno), catalizadores (como catalizadores de Ziegler-Natta, catalizadores de cromo y catalizadores de metaloceno) que pueden ser heterogéneos, homogéneos, soportados o no soportados. Las materias primas pueden incluir cocatalizadores como trietilboro, compuestos de organoaluminio, metilaluminoxano (MAO), trietilaluminio (TEAl), boratos, TiBAl, etc., activadores como superácidos sólidos y otros activadores. Además, las materias primas pueden incluir un agente antiestático (ASA) como Stadis 450 y otros aditivos. En el caso del monómero de etileno, la materia prima de etileno ejemplar puede suministrarse a través de una tubería a aproximadamente 5,5 Mpa-10 MPa [800-1450 libras por pulgada cuadrada manométrica (psig)] a 7 °C-18 °C (45 °F-65 °F). La materia prima de hidrógeno ejemplar también se puede suministrar a través de una tubería, pero a aproximadamente 6,2 Mpa-6,7 MPa (900 psig-1000 psig) a 32 °C-43 °C (90 °F -110 °F). Por supuesto, puede existir una variedad de condiciones de suministro para el etileno, el hidrógeno y otras materias primas 14.

Los proveedores 12 normalmente proporcionan materias primas 14 a un sistema 16 de alimentación del reactor, donde las materias primas 14 pueden almacenarse, como en tanques de alimentación y almacenamiento de monómero, recipientes de diluyente, tanques de catalizador, cilindros de cocatalizador y tanques, etc. En el caso de alimentación de monómero de etileno, el etileno puede alimentarse a los reactores de polimerización sin almacenamiento intermedio en el sistema 16 de alimentación en ciertos ejemplos. En el sistema 16 de alimentación, las materias primas 14 pueden tratarse o procesarse antes de su introducción como alimentación 18 en el sistema 20 del reactor de polimerización. Por ejemplo, las materias primas 14, como el monómero, el comonómero y el diluyente, pueden enviarse a través de lechos de tratamiento (p. ej., lechos de tamiz molecular, relleno de aluminio, etc.) para eliminar los venenos del catalizador. Dichos venenos de catalizador pueden incluir, por ejemplo, agua, oxígeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono y compuestos orgánicos que contengan azufre, oxígeno o halógenos. El monómero de olefina y los comonómeros pueden ser líquidos, gaseosos o fluidos supercríticos, dependiendo del tipo de reactor que se alimente. También, debe señalarse que normalmente solo se utiliza una cantidad relativamente pequeña de diluyente de reposición fresco como materia prima 14, recuperándose la mayoría del diluyente alimentado al reactor de polimerización del efluente del reactor.

En el sistema 16 de alimentación pueden prepararse o acondicionarse otras materias primas 14, como catalizadores, para añadirlos a los reactores de polimerización. Por ejemplo, se puede preparar un catalizador y luego mezclarlo con un diluyente (p. ej., isobutano o hexano) o aceite mineral en tanques de preparación de catalizador. Además, el sistema 16 de alimentación proporciona normalmente la dosificación y el control de la tasa de adición de las materias primas 14 en el reactor de polimerización para mantener la estabilidad deseada del reactor y/o para lograr las propiedades de poliolefina o la tasa de producción deseadas. Asimismo, en la operación, el sistema 16 de alimentación también puede almacenar, tratar y dosificar el efluente del reactor recuperado para reciclarlo al reactor. De hecho, las operaciones en el sistema 16 de alimentación generalmente reciben tanto la materia prima 14 como las corrientes de efluentes del reactor recuperadas.

En total, las materias primas 14 y el efluente del reactor recuperado se procesan en el sistema 16 de alimentación y se alimentan como corrientes 18 de alimentación (p. ej., corrientes de monómero, comonómero, diluyente, catalizadores, cocatalizadores, hidrógeno, aditivos, o combinaciones de estos) al sistema 20 reactor. Como se analiza a continuación, las corrientes 18 pueden suministrarse en conductos de alimentación al reactor que se conectan a la pared del reactor de polimerización en el sistema 20 de reactor. Así mismo, un sistema 16 de alimentación dado puede estar dedicado a un reactor particular o a múltiples reactores dispuestos/operados en serie o en paralelo. Además, un sistema 16 de alimentación puede recibir componentes reciclados (p. ej., diluyente) de uno o más sistemas de procesamiento aguas abajo.

El sistema 20 de reactor puede tener uno o más recipientes de reactor, tales como reactores de fase líquida o de fase gaseosa. Si se emplean reactores múltiples, los reactores pueden disponerse en serie, en paralelo o en otras combinaciones o configuraciones. Así mismo, los reactores múltiples dispuestos y operados en serie se pueden cambiar de operación a una operación en paralelo o independiente.

En los recipientes del reactor de polimerización, uno o más monómeros de olefina y, opcionalmente, comonómeros se polimerizan para formar un producto en forma de partículas de polímero, normalmente llamado pelusa o gránulos. En un ejemplo, el monómero es etileno y el comonómero es 1-hexeno. En otro ejemplo, el monómero es propileno y el comonómero es etileno. Son posibles otras combinaciones de monómero y comonómero. La pelusa puede poseer una o más propiedades de fusión, físicas, reológicas y/o mecánicas de interés, tales como densidad, índice de fusión (IF), peso molecular, contenido de copolímero o comonómero, módulo y similares. Las condiciones de reacción, como la temperatura, la presión, el caudal, la agitación mecánica, la retirada del producto, las concentraciones de los componentes, el tipo de catalizador, la tasa de producción de polímero, etc., pueden seleccionarse para lograr las propiedades de pelusa deseadas.

Además de uno o más monómeros de olefina y comonómeros, normalmente se añade al reactor un catalizador que facilita la polimerización del monómero de etileno. El catalizador puede ser una partícula suspendida en el medio fluido dentro del reactor. En general, pueden usarse catalizadores de Ziegler, catalizadores de Ziegler-Natta, catalizadores de metaloceno, catalizadores de cromo, catalizadores de níquel, catalizadores de posmetaloceno y otros catalizadores de poliolefina bien conocidos, así como cocatalizadores. Normalmente, un diluyente sin olefina o aceite mineral, por ejemplo, se usa en la preparación y/o suministro del catalizador en un conducto de alimentación que se conecta a la pared del reactor de polimerización. Además, se puede alimentar diluyente al reactor, normalmente un reactor de fase líquida.

El diluyente puede ser un hidrocarburo inerte que sea líquido en las condiciones de reacción, como isobutano, propano, n-butano, n-pentano, i-pentano, neopentano, n-hexano, n-heptano, ciclohexano, ciclopentano, metilciclopentano, etilciclohexano y similares. El propósito del diluyente generalmente es suspender las partículas de catalizador y el polímero dentro del reactor. El diluyente, como se indica, también puede usarse para lavados de líneas o reactores para mitigar el taponamiento o el ensuciamiento, para facilitar el flujo de la suspensión de polímero en las líneas, etc. Así mismo, en ejemplos de producción de polipropileno, el propio monómero de propileno puede actuar como diluyente.

Un dispositivo motor puede estar presente dentro de cada uno o más reactores en el sistema 20 de reactores. Por ejemplo, dentro de un reactor de fase líquida, como un reactor de suspensión de bucle, un impulsor puede crear una zona de mezcla dentro del medio fluido. El impulsor puede ser accionado por un motor para impulsar el medio fluido, así como cualquier catalizador, pelusa de poliolefina u otros materiales en forma de partículas sólidas suspendidas dentro del medio fluido, a través del bucle cerrado del reactor. De manera similar, dentro de un reactor de fase gaseosa, tal como un reactor de lecho fluidizado o un reactor de flujo pistón, se pueden usar una o más paletas o agitadores para mezclar las partículas sólidas dentro del reactor. Por último, el sistema 20 de reactores normalmente incluye un sistema de refrigeración para facilitar el control de la temperatura en los reactores de polimerización.

La descarga de la suspensión 22 del producto de pelusa de poliolefina de los reactores del sistema 20 puede incluir la pelusa de poliolefina polimérica, así como componentes no poliméricos, como diluyente, monómero/comonómero sin reaccionar y catalizador residual. En la construcción de los reactores en ciertos ejemplos, se puede instalar una boquilla de descarga y un conducto (por ejemplo, soldados) en un grifo o un orificio practicado en la pared del reactor. La descarga de la suspensión 22 de producto de pelusa que sale del sistema del reactor (por ejemplo, el reactor final en una serie de reactores) a través de la boquilla de descarga puede ser procesada posteriormente, como por un sistema 24 de recuperación de diluyente/monómero. La suspensión 22 de producto de pelusa también puede denominarse suspensión de descarga de producto de reactor, descarga de producto de reactor o descarga de reactor, etc. Así, dependiendo del contexto, una «descarga de reactor» puede referirse a la suspensión de pelusa que sale del reactor y/o a la configuración física (p. ej., grifo o abertura de la pared del reactor, boquilla, conducto, válvula, si la hay, etc.) que descarga la suspensión de pelusa.

Asimismo, cabe señalar que el líquido (p. ej., diluyente) en la suspensión 22 de producto de pelusa generalmente se vaporiza parcial o totalmente a través de una línea de evaporación instantánea que incluye un calentador de línea de evaporación instantánea (no mostrado) aguas abajo del reactor en ruta al sistema 24 de recuperación de diluyente/monómero. Como se analiza a continuación, dicha vaporización puede deberse a la disminución de la presión a través de la línea de evaporación instantánea y/o al calor añadido por el calentador de la línea de evaporación instantánea (p. ej., un conducto con una camisa de vapor o condensado de vapor). El sistema 24 de recuperación de diluyente/monómero puede procesar la suspensión 22 de producto de pelusa (ya sea que el líquido en la suspensión 22 se vaporice parcial o totalmente en la línea de evaporación instantánea) del sistema 20 de reactor para separar los componentes 26 no poliméricos (por ejemplo, diluyente y monómero sin reaccionar) de la pelusa 28 de polímero.

Un sistema 30 de fraccionamiento puede procesar al menos una porción de los componentes 26 no poliméricos recuperados sin tratar (p. ej., diluyente/monómero) para eliminar componentes pesados y ligeros no deseados y producir diluyente sin olefina, por ejemplo. Las corrientes 32 de productos fraccionados pueden luego devolverse al sistema 20 del reactor ya sea directamente (no mostrado) o a través del sistema 16 de alimentación. Dicho diluyente sin olefina puede emplearse en la preparación/suministro de catalizadores en el sistema 16 de alimentación y como lavados de línea o de reactor en el sistema 20 de reactor.

Una porción o todos los componentes 26 no poliméricos pueden pasar por alto el sistema 30 de fraccionamiento y reciclarse más directamente al sistema del reactor (no mostrado) o al sistema 16 de alimentación, como se indica con el número 34 de referencia. En ciertos ejemplos, hasta un porcentaje del 80-95 % del diluyente descargado del sistema 20 de reactor se desvía del sistema 30 de fraccionamiento en ruta al sistema 16 de alimentación de polimerización (y finalmente al sistema 20 de reactor). Por supuesto, en otros ejemplos, ningún diluyente pasa por alto el sistema 30 de fraccionamiento, o, en otras palabras, no hay reciclaje directo de diluyente a los reactores. Así mismo, aunque no se ilustra, los gránulos de polímero intermedios en el sistema 24 de recuperación y que normalmente contienen catalizador residual activo pueden devolverse al sistema 20 de reactor para polimerización adicional, como en un tipo diferente de reactor o bajo diferentes condiciones de reacción.

La pelusa 28 de poliolefina que se descarga del sistema 24 de recuperación de diluyente/monómero puede extruirse en bolitas 38 de poliolefina en un sistema 36 de extrusión. En el sistema 36 de extrusión, la pelusa 28 normalmente se extruye para producir bolitas 38 de polímero con las características mecánicas, físicas y de fusión deseadas. Una extrusora/peletizadora recibe la alimentación de la extrusora que incluye uno o más productos 28 de pelusa y cualquier aditivo que se haya añadido. La alimentación de la extrusora puede incluir aditivos añadidos a los productos 28 de pelusa para impartir las características deseadas a las bolitas 38 de polímero extruido. La extrusora/peletizadora calienta y funde la alimentación de la extrusora que luego se puede extruir (p. ej., a través de una extrusora de doble tornillo) a través de una matriz peletizadora bajo presión para formar bolitas 38 de poliolefina. Dichas bolitas se enfrían normalmente en un sistema de agua dispuesto en la descarga o cerca de la descarga del granulador.

En un sistema 39 de descarga se pueden preparar las bolitas 38 de poliolefina para enviarlas a los clientes 40. En general, las bolitas 38 de poliolefina se pueden transportar desde el sistema 36 de extrusión a un área 39 de descarga de productos donde las bolitas 38 se pueden almacenar, mezclar con otras bolitas y/o cargar en vagones, camiones, sacos, etc., para distribución a los clientes 40. Las bolitas 38 de poliolefina enviadas a los clientes 40 pueden incluir polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de densidad media (MDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno mejorado, polipropileno isotáctico (iPP), polipropileno sindiotáctico (sPP), incluidos varios copolímeros, etc. Las porciones de polimerización y recuperación de diluyente del sistema 10 de producción de poliolefina pueden denominarse extremo 42 «húmedo» o, alternativamente, lado de «reacción» del proceso 10. Los sistemas de extrusión 36 y descarga 39 del sistema 10 de producción de poliolefina pueden llamarse el extremo 44 «seco» o alternativamente el lado de «acabado» del proceso 10 de poliolefina. Así mismo, aunque las bolitas 38 de poliolefina que se descargan del sistema 36 de extrusión pueden almacenarse y mezclarse en el área 39 de descarga, las bolitas 38 de poliolefina generalmente no son alteradas por el sistema 39 de descarga antes de enviarse al cliente 40.

Las bolitas 38 de poliolefina se pueden usar en la fabricación de una variedad de productos, componentes, artículos para el hogar y otros artículos, incluidos adhesivos (p. ej., aplicaciones de adhesivo termofusible), cables y alambres eléctricos, películas agrícolas, película retráctil, película estirable, películas para envasado de alimentos, envases de alimentos flexibles, contenedores de leche, envases de alimentos congelados, revestimientos para basura y latas, bolsas de comestibles, sacos resistentes, botellas de plástico, equipos de seguridad, alfombras, recubrimientos, juguetes y una variedad de contenedores y productos de plástico. Para formar los productos finales o componentes, las bolitas 38 generalmente se someten a procesamiento, como moldeo por soplado, moldeo por inyección, moldeo rotacional, película soplada, película fundida, extrusión (p. ej., extrusión de láminas, extrusión de tubos y corrugados, extrusión por recubrimiento/laminación, etc.), etc. Por último, los productos y componentes formados a partir de bolitas 38 de poliolefina pueden procesarse y ensamblarse adicionalmente para su distribución y venta al consumidor. Por ejemplo, la tubería o película extruida se puede envasar para su distribución al cliente, o un tanque de combustible que comprenda polietileno se puede ensamblar en un automóvil para su distribución y venta al consumidor, etc.

Las variables de proceso en el sistema 10 de producción de poliolefina pueden controlarse automática y/o manualmente a través de configuraciones de válvulas, sistemas de control, etc. En general, un sistema de control (p. ej., el sistema 46 de control), como un sistema basado en un procesador, puede facilitar la gestión de una serie de operaciones en el sistema 10 de producción de poliolefinas, como las representadas en la FIG.

1. Las instalaciones de fabricación de poliolefinas pueden incluir una sala o ubicación de control central, así como un sistema de control central, como un sistema de control distribuido (DCS, por sus siglas en inglés) y/o un controlador lógico programable (PLC, por sus siglas en inglés). El sistema 20 de reactor normalmente emplea un sistema basado en un procesador, tal como un DCS, y también puede emplear un control de proceso avanzado conocido en la técnica. El sistema 16 de alimentación, la recuperación 24 de diluyente/monómero y el sistema 30 de fraccionamiento también pueden ser controlados por el DCS. En el extremo seco de la planta, la extrusora y/o las operaciones de carga de bolitas también pueden controlarse a través de un sistema basado en un procesador (por ejemplo, DCS o PLC). Así mismo, en los sistemas de control, los medios legibles por computadora pueden almacenar código ejecutable de control para ser ejecutado por procesadores asociados que incluyen unidades centrales de procesamiento y similares. Tal código ejecutable por el procesador puede incluir lógica para facilitar las operaciones descritas en la presente memoria.

El DCS y el(los) sistema(s) de control asociado(s) en el sistema 10 de producción de poliolefina pueden incluir el hardware, la lógica y el código de software apropiados, para interactuar con los diversos equipos de proceso, válvulas de control, conductos, instrumentación, etc., para facilitar la medición y el control de variables de proceso, para implementar esquemas de control, para realizar cálculos, etc. Se puede proporcionar una variedad de instrumentos conocidos por los expertos en la técnica para medir las variables del proceso, como presión, temperatura, caudal, etc., y para transmitir una señal al sistema de control, donde los datos medidos pueden ser leídos por un operador y/o usados como entrada en varias funciones de control. Dependiendo de la aplicación y otros factores, un operador puede leer la indicación de las variables del proceso local o remotamente, y usarlas para una variedad de propósitos de control a través del sistema de control.

Los sistemas de control pueden ser cableados y/o inalámbricos, y ofrecen la ventaja del control centralizado, al tiempo que conservan la capacidad de control distribuido o local. Los componentes pueden incluir instrumentación, transmisores remotos, paneles de control remoto (p. ej., unidades de transmisión remota o RTU), dispositivos de entrada/salida (E/S), medios de comunicación (p. ej., enlaces por cable o inalámbricos, red, etc.), panel de control central o instalación, etc. Los paneles de control remoto, los dispositivos de E/S y otros dispositivos de traducción pueden interactuar con el proceso o el equipo, por un lado, mientras interactúan con el sistema de control por el otro. Así mismo, como se indicó, el sistema de control normalmente incluye hardware/software para el control, la interfaz, la gestión de la base de datos, etc. En la operación, el sistema de control puede transferir datos y comandos usando protocolos de comunicación como Ethernet u otros estándares abiertos, o un estándar patentado, según el proveedor de DCS, por ejemplo. Los protocolos patentados pueden requerir equipo especializado para realizar sus funciones.

Una instalación de fabricación de poliolefina normalmente tiene una sala de control desde la cual el gerente de la planta, el ingeniero, el técnico, el supervisor y/o el operador, etc., monitorean y controlan el proceso. Cuando se usa un DCS, la sala de control puede ser el centro de actividad, facilitando el monitoreo y el control efectivo del proceso o instalación. La sala de control y el DCS pueden contener una interfaz hombre-máquina (HMI, por sus siglas en inglés), que es una computadora, por ejemplo, que ejecuta software especializado para proporcionar una interfaz de usuario para el sistema de control. La HMI puede variar según el proveedor y presentar al usuario una versión gráfica del proceso remoto. Puede haber múltiples consolas HMI o estaciones de trabajo, con distintos grados de acceso a los datos.

En el ejemplo ilustrado de la FIG. 1, se representa un sistema 46 de control (por ejemplo, DCS) que facilita el control del sistema 10 de producción de poliolefina que incluye al menos el extremo 44 húmedo. Como se indicó anteriormente, dicho sistema 46 de control puede interactuar con equipos, válvulas, actuadores, instrumentación que incluye sensores y transmisores, etc., en el sistema 10 de producción. Dicho equipo puede incluir bombas, reactores, recipientes, etc. El sistema 46 de control puede incluir el hardware apropiado (p. ej., procesador, memoria, etc.), lógica de software que incluye código (p. ej., almacenado en la memoria) ejecutable por el procesador, para facilitar la medición y el control de las variables del proceso, para implementar esquemas de control incluyendo enclavamientos, para instruir y establecer las posiciones del actuador y la posición abierta/cerrada de las válvulas, para poner el equipo en un estado de operación deseado, para encender o desconectar bombas, y similares.

Como se indica, el sistema 46 de control puede prever la implementación de esquemas de enclavamiento de proceso en el sistema 10 de producción para cerrar o abrir válvulas, desconectar equipos, colocar equipos en un estado o posición operativa deseada, y similares, para prevenir o reducir la probabilidad de estados operativos no deseados. Los enclavamientos o esquemas de enclavamiento pueden activarse en respuesta a, por poner un ejemplo, una condición alterada dentro de los diversos sistemas del sistema 10 de producción. El sistema 46 de control puede incluir un procesador y una memoria, y con una lógica de esquema de enclavamiento almacenada en la memoria y ejecutable por el procesador.

El sistema 46 de control puede incluir un sistema 48 instrumentado de alivio para proporcionar enclavamientos que reduzcan la viabilidad o probabilidad de ciertos escenarios de sobrepresión o alivio, y/o que reduzcan las cargas de alivio durante la sobrepresión de los reactores en el sistema 20 de reactor, y similares. Como se analiza en detalle a continuación, estos enclavamientos pueden detener las bombas de alimentación, abrir válvulas de descarga, inyectar veneno de catalizador en el reactor para «apagar» la polimerización en los reactores, etc. Dichos enclavamientos de proceso orquestados a través del sistema 48 instrumentado de alivio pueden reducir beneficiosamente la demanda de carga real y de base de diseño en los sistemas de alivio de presión para el sistema 20 del reactor y otros sistemas. Tal reducción puede proporcionar ventajosamente sistemas de alivio más fiables, sistemas de alivio más pequeños y menos costosos, etc. El sistema 48 de instrumentos de alivio puede incluir o compartir un procesador, una memoria y una lógica ejecutable. Así mismo, aunque el sistema 48 instrumentado de alivio se representa como parte del sistema 46 de control, el sistema 48 instrumentado de alivio puede estar separado o parcialmente separado del sistema 46 de control.

El sistema 48 instrumentado de alivio puede tomar medidas adquiridas por sensores de proceso dispuestos en todo el sistema 10 y realiza ciertas funciones de enclavamiento basadas en las medidas mediante la transmisión de señales para operar dispositivos (por ejemplo, válvulas de bloqueo) en el sistema 10 de fabricación. El sistema 48 instrumentado de alivio puede enviar y recibir señales a través de una red y otros medios de comunicación, que pueden incluir líneas de transmisión y/o funciones inalámbricas. Adicionalmente, como se indica, el sistema 48 instrumentado de alivio puede configurarse para activar un sistema de apagado para detener una reacción de polimerización bajo ciertas condiciones. El apagado de un reactor puede incluir varias acciones tomadas para detener una reacción, incluido el aislamiento de los sistemas de alimentación del catalizador, el cierre de las válvulas del motor del sistema, la inyección de fluido de apagado en los reactores 50A, 50B (de las FIGS. 2 y 3) desde recipientes o cilindros de apagado, etc. Cabe señalar que las válvulas de bloqueo que serán accionadas por el sistema 48 instrumentado de alivio pueden incluir rasgos de indicación de posición que proporcionen verificación de si la válvula operó correctamente.

II. Sistema de reactor de polimerización

Como se analizó anteriormente, el sistema 20 de reactor puede incluir uno o más reactores de polimerización, que, a su vez, pueden ser del mismo tipo o de diferentes tipos. Asimismo, con reactores múltiples, los reactores pueden estar dispuestos en serie o en paralelo. Cualesquiera que sean los tipos de reactor en el sistema 20 de reactor, se produce un producto en forma de partículas de poliolefina, denominado genéricamente como «pelusa» en la presente memoria. Para facilitar la explicación, los siguientes ejemplos tienen un alcance limitado a tipos de reactores específicos que se cree que son familiares para los expertos en la técnica y combinaciones. Sin embargo, para un experto en la técnica que use esta explicación, las presentes técnicas son aplicables a disposiciones de reactores más complejas, como las que implican reactores adicionales, diferentes tipos de reactores y/u ordenamiento alternativo de los reactores o tipos de reactores, así como diversos sistemas y equipos de recuperación de monómeros y diluyentes dispuestos entre los reactores, etc. Se considera que tales disposiciones están dentro del alcance de la presente explicación.

Un tipo de reactor incluye reactores dentro de los cuales se produce la polimerización dentro de una fase líquida. Los ejemplos de tales reactores de fase líquida incluyen autoclaves, reactores de piscina de líquido en ebullición, reactores de suspensión de bucle (vertical u horizontal), etc. Para simplificar, en el presente contexto se analiza un reactor de suspensión de bucle que produce poliolefina, tal como polietileno o polipropileno, aunque debe entenderse que las presentes técnicas pueden aplicarse de manera similar a otros tipos de reactores de fase líquida.

La FIG. 2 representa un sistema 20 de reactor de polimerización ejemplar (de la FIG. 1) que tiene dos reactores 50A, 50B de suspensión (polimerización) de bucle dispuestos y operados en serie. Pueden disponerse reactores de bucle adicionales u otros reactores (p. ej., reactores de autoclave, reactores de fase gaseosa, etc.) en serie o en paralelo en la combinación ilustrada. Así mismo, los reactores 50A, 50B pueden cambiarse a una operación en paralelo. Las presentes técnicas contemplan aspectos de una variedad de configuraciones de sistemas de reactores como las que también se describen en la Publicación de Solicitud de Patente de EE. UU. No. 2011/0288247.

El equipo de procesamiento (no mostrado) puede disponerse entre los dos reactores 50A, 50B de bucle, etc. El equipo de procesamiento dispuesto entre los reactores 50A, 50B, si así se dispone, puede eliminar diluyente, sólidos, componentes ligeros, etano, hidrógeno, etc., de la suspensión 21 de transferencia para reciclar al primer reactor 50A y/o a una recuperación sistema, y similares. En un ejemplo, este equipo de procesamiento dispuesto entre los reactores 50A, 50B en serie incluye un hidrociclón. Este procesamiento dispuesto entre los reactores también puede tener la capacidad de eliminar el calor y bajar la temperatura de la suspensión de transferencia que se descarga del primer reactor al segundo reactor.

Un reactor 50A, 50B de suspensión en bucle generalmente se compone de segmentos de tubería conectados por codos o curvas suaves. La representación de los reactores 50A, 50B de bucle en la FIG. 2 está simplificado, como apreciará el experto en la técnica. De hecho, una configuración ejemplar de reactor 50A, 50B puede incluir de ocho a dieciséis u otro número de tramos de tubería vertical encamisada de aproximadamente 61 cm (24 pulgadas) nominales de diámetro y aproximadamente 61 m (200 pies de longitud), conectadas por codos de tubería en la parte superior e inferior de los tramos. Aunque esas dimensiones se usan para los propósitos de este ejemplo, los diámetros de las tuberías pueden estar generalmente en el intervalo de 46 cm (18 pulgadas) y 76 cm (30 pulgadas), por ejemplo, y las longitudes de los tramos pueden variar mucho, dependiendo de numerosos factores, incluida la relación de distancias horizontales a verticales diseñadas en la configuración del reactor. La FIG. 2 muestra un reactor de segmentos de cuatro tramos dispuesto verticalmente. También podría disponerse horizontalmente.

Las camisas 52 del reactor normalmente se proporcionan para eliminar el calor de la polimerización exotérmica a través de la circulación de un medio refrigerante o refrigerantes, como agua tratada, a través de las camisas 52 del reactor. En el ejemplo ilustrado, un sistema 53 de refrigeración proporciona suministro 55 de refrigerante a las camisas 52 del reactor. El sistema 53 de refrigeración puede recibir un retorno de refrigerante (no mostrado) desde las camisas 52 del reactor.

Como se discutió anteriormente en ciertos ejemplos para un reactor de poliolefina, la temperatura del refrigerante de entrada, la temperatura mínima o baja del refrigerante, o la temperatura del suministro 55 de refrigerante a las camisas 52 del reactor puede ser de 38 °C (100 °F), 40 °C (105 °F) , 43 °C (110 °F), 46 °C (115 °F), 49 °C (120 °F), etc. El AT de refrigerante o el aumento de la temperatura del refrigerante a través de las camisas 52 del reactor puede ser de -15 °C (5 °F), -14 °C (7 °F), -12 °C (10 °F), -9 °C (15 °F), -7 °C (20 °F), -4 °C (25 °F), -1 °C (30 °F), 4,4 °C (40 °F), 10 °C (50 °F), etc. El sistema de control de temperatura del reactor, incluido el sistema 53 de refrig4,4eración del reactor, puede diseñarse de modo que la temperatura del retorno del refrigerante que sale de la camisa 52 final del reactor que regresa al sistema 53 de refrigeración no supere los 77 °C (170 °F), por ejemplo. El diseño (incluido el caudal de refrigerante, por poner un ejemplo) puede proporcionar un AT de refrigerante máximo o alto a través de las camisas 52 de -9 °C (15 °F), -4 °C (25 °F), 4 °C (40 °F) y similares.

Los reactores 50A, 50B pueden usarse para llevar a cabo la polimerización de poliolefinas (p. ej., polietileno, polipropileno) en condiciones de suspensión en las que se forman partículas insolubles de poliolefina en un medio fluido y se suspenden como suspensión hasta que se eliminan. Un dispositivo motor respectivo, tal como una bomba 54A, 54B, hace circular la suspensión de fluido en cada reactor 50A, 50B. Un ejemplo de una bomba 54A, 54B es una bomba de flujo axial en línea con el impulsor de la bomba dispuesto dentro del interior del reactor 50A, 50B para crear una zona de mezcla turbulenta dentro del medio fluido. El impulsor también puede ayudar a impulsar el medio fluido a través del bucle cerrado del reactor a una velocidad suficiente para mantener los materiales en forma de partículas sólidas, como el catalizador o el producto poliolefínico, suspendidos dentro del medio fluido. El impulsor puede ser accionado por un motor 56A, 56B u otra fuerza motriz.

El medio fluido dentro de cada reactor 50A, 50B puede incluir monómeros y comonómeros de olefina, diluyente, cocatalizadores (p. ej., alquilos, trietilboro, TiBAL, TEAl, metil aluminoxano o MAO, boratos, TEB, etc.), soportes activadores como superácidos sólidos, agentes de control del peso molecular (p. ej., hidrógeno) y cualquier otro correactivo o aditivo deseado. Dichos monómeros y comonómeros de olefina son generalmente 1-olefinas que tienen hasta 10 átomos de carbono por molécula y normalmente no tienen de ramificación más cerca del doble enlace que la posición 4 en ciertos ejemplos. Los ejemplos de monómeros y comonómeros incluyen etileno, propileno, buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno y 1-deceno. Nuevamente, los diluyentes normales son hidrocarburos que son inertes y líquidos en las condiciones de reacción e incluyen, por ejemplo, isobutano, propano, n-butano, n-pentano, i-pentano, neopentano, n-hexano, n-heptano, ciclohexano, ciclopentano, metilciclopentano, etilciclohexano y similares. Estos componentes se añaden al interior del reactor a través de entradas o conductos en ubicaciones específicas, como se muestra en las corrientes 58A, 58B de alimentación, que generalmente corresponde a una de las corrientes 18 de alimentación de la FIG. 1.

Del mismo modo, se puede añadir un catalizador, como los analizados anteriormente, al reactor 50A a través de un conducto en una ubicación adecuada, como se muestra en la corriente 60 de alimentación, que puede incluir un portador de diluyente y que también generalmente corresponde a una de las corrientes 18 de alimentación de la FIG. 1. Nuevamente, los conductos que alimentan los diversos componentes se conectan (es decir, brida o soldadura) al reactor 50. En el ejemplo ilustrado, la alimentación 60 de catalizador se añade al primer reactor 50A en serie, pero no al segundo reactor 50B. Sin embargo, el catalizador activo puede descargarse en una suspensión 21 espesa desde el primer reactor 50A al segundo reactor 50B. Así mismo, aunque no se representa, se puede añadir un catalizador fresco al segundo reactor 50B. En total, los componentes añadidos que incluyen el catalizador y otros componentes de alimentación generalmente componen un medio fluido dentro del reactor 50A, 50B en el que el catalizador es una partícula suspendida.

Las condiciones de reacción, como temperatura, presión y concentraciones de agentes reaccionantes, en cada reactor 50A, 50B pueden regularse a través de un controlador de reactor o sistema 46 de control (FIG. 1) como un DCS para facilitar las propiedades deseadas y la tasa de producción de la poliolefina en los reactores 50A, 50B, para controlar la estabilidad de los reactores 50A, 50B y similares. Este control puede lograrse conectando varios sensores y dispositivos de control a un sistema de control (p. ej., el sistema 46 de control) para el control del reactor.

La temperatura se mantiene normalmente por debajo del valor en el que el producto de polímero se disuelve, se hincha, se ablanda o se vuelve pegajoso de forma significativa. Como se indicó, debido a la naturaleza exotérmica de la reacción de polimerización, se puede hacer circular un fluido refrigerante o refrigerante a través de las camisas 52 alrededor de porciones del reactor 50A, 50B de suspensión de bucle para eliminar el exceso de calor, manteniendo, de ese modo, la temperatura dentro del intervalo deseado, generalmente entre 150 °F y 250 °F (65 °C a 121 °C). Igualmente, la presión en cada reactor 50A, 50B de bucle puede regularse dentro de un intervalo de presión deseado, generalmente de 689 kPa a 5516 kPa (100 psig a 800 psig), siendo típico un rango de 3 MPa a 4,8 MPa (450 psig a 700 psig). Por supuesto, las técnicas de alivio y control de presión/reactor descritas en este documento pueden ser aplicables a procesos de poliolefina de baja presión, como aquellos con reactores que operan en un rango típico de 345 kPa a 689 kPa (50 psig a 100 psig), y con hexano como diluyente común, por ejemplo.

A medida que avanza la reacción de polimerización dentro de cada reactor 50A, 50B, el monómero (p. ej., etileno) y los comonómeros (p. ej., 1-hexeno) se polimerizan para formar polímeros de poliolefina (p. ej., polietileno) que son sustancialmente insolubles en el medio fluido a la temperatura de reacción, formando, de ese modo, una suspensión de material en forma de partículas sólidas dentro del medio. Estos sólidos en forma de partículas sólidas de poliolefina pueden eliminarse de cada reactor 50A, 50B a través de una descarga del reactor. En el ejemplo ilustrado de la FIG. 2, se descarga una suspensión 21 de transferencia desde el primer reactor 50A, y una suspensión 22 de producto se descarga desde el segundo reactor 50B.

Para la suspensión 21 de transferencia y la suspensión 22 de producto, respectivamente, cada descarga del reactor puede ser (1) una descarga intermitente, como un tramo de sedimentación, una válvula pulsante de encendido/apagado, etc., o (2) una descarga continua tal como una retirada continua (CTO) que opcionalmente tiene una válvula moduladora, o similar. Además, las descargas pueden estar sujetas a procesamiento (no ilustrado) como bombeo (por ejemplo, a través de una bomba centrífuga), calentamiento, refrigeración, refrigeración por evaporación, separación como con un hidrociclón u otro dispositivo/recipiente de separación, u otro procesamiento similar.

En cuanto a una descarga continua, se contemplan una variedad de configuraciones de descarga. Por poner un ejemplo, el empleo de una válvula de aislamiento (p. ej., una válvula de ariete de paso total) sin una válvula de modulación que la acompañe puede proporcionar una descarga continua de la suspensión del reactor de bucle. Además, una CTO puede definirse como que tiene al menos una válvula de flujo de modulación y proporciona una descarga continua de la suspensión desde el reactor de bucle. En ciertos ejemplos, una CTO se define además como una descarga continua que tiene una válvula moduladora (p. ej., válvula de bola en V) en el conducto de descarga del reactor y una válvula de aislamiento (p. ej., válvula de ariete) en la pared del reactor. Cabe señalar que una válvula de ariete en una posición cerrada puede proporcionar beneficiosamente una superficie que esté nivelada con la pared interna del reactor para evitar la presencia de una cavidad, espacio o vacío para que se acumule polímero cuando la válvula de ariete está en la posición cerrada.

En cuanto a una descarga continua de la suspensión 21 de transferencia desde el primer reactor 50A, una descarga continua en el primer reactor puede ser una CTO (no mostrado), o puede ser una descarga continua (como se muestra) sin una válvula moduladora (pero con una válvula de aislamiento, por ejemplo), etc. Así mismo, los reactores podrían funcionar a presiones iguales o diferentes. La transferencia continua sin válvula moduladora podría aprovechar mejor la caída de presión en el reactor para la fuerza impulsora de la transferencia. La fuerza motriz disponible para transferir una suspensión 21 de descarga puede considerarse como la caída de presión (es decir, desde la descarga de la bomba 54A hasta la succión de la bomba 54B) a través del primer reactor 50A.

El diferencial de presión entre la descarga de la bomba del primer reactor 54A de bucle y la succión de la bomba 54B del segundo reactor de bucle puede proporcionar una fuerza motriz para la transferencia de la suspensión 21 de transferencia desde el primer reactor 50A de bucle al segundo reactor 50B de bucle. La succión de la bomba, ya sea de la primera bomba 54A o de la segunda bomba 54B, puede considerarse aguas arriba de la bomba (desde la entrada de la bomba) en la longitud de la tubería del bucle respectivo en el intervalo de hasta aproximadamente 0,5 metros a 50 metros (p. ej.; 0,5; 1; 5; 15; 25; 50 metros o valores intermedios). De manera similar, la descarga de la bomba puede considerarse una longitud de tubería desde la salida de la bomba hasta aproximadamente 0,5 metros a 50 metros (por ejemplo; 0,5; 1; 5; 15; 25; 50 metros o valores intermedios), así como hasta 100 metros, y más. La fuerza motriz real realizada para la suspensión 21 de transferencia puede depender de la ubicación de la descarga del primer reactor 50A en la línea 21L (en relación con la bomba 54A) de transferencia y la ubicación en el segundo reactor 50B (en relación con la bomba 50B) de bucle del otro extremo de la línea 21L de transferencia (es decir, el extremo de descarga de la línea 21L de transferencia). La ubicación de la línea 21L de transferencia en relación con las bombas 54A y 54B puede seleccionarse para proporcionar la fuerza motriz adecuada (delta P) para el flujo de la suspensión 21 de transferencia a través de la línea 21L de transferencia, es decir, para superar la resistencia hidráulica o las pérdidas (caída) de presión a través de la línea 21L de transferencia (así como a través de cualquier equipo de procesamiento adicional como un hidrociclón, refrigerador de evaporación, etc.) al segundo reactor 50B. Así mismo, una bomba (no mostrada) puede además proporcionar fuerza motriz y facilitar el movimiento de la suspensión 21 de transferencia al segundo reactor 50B.

Nuevamente, en ciertos ejemplos, los dos reactores 50A, 50B de bucle pueden operar en serie y de tal manera que la pelusa de poliolefina en la suspensión 22 de pelusa que se descarga del segundo reactor 50B (también referido como poliolefina producto) es monomodal o bimodal. En ciertos casos de producción monomodal, las condiciones operativas del reactor pueden establecerse de modo que esencialmente se polimerice la misma poliolefina o una poliolefina similar en cada reactor 50A, 50B. Por otro lado, en la producción monomodal en términos de peso molecular, las condiciones en el reactor pueden ser iguales o similares, como en lo que respecta a la concentración de hidrógeno, pero diferentes en términos de concentración de comonómero, por ejemplo, para producir poliolefina con peso molecular similar (es decir, monomodal), pero diferente densidad de polímero en cada reactor.

En el caso de producción bimodal, las condiciones de operación del reactor pueden establecerse de manera que la poliolefina polimerizada en el primer reactor 50A sea diferente de la poliolefina polimerizada en el segundo reactor 50B. Así, con dos reactores, una primera poliolefina producida en el primer reactor 50A de bucle y la segunda poliolefina producida en el segundo reactor 50B de bucle pueden combinarse para dar una poliolefina bimodal o una poliolefina monomodal. Además, de nuevo, ya sea monomodal o bimodal, es decir, en términos de peso molecular, la primera poliolefina producida en el primer reactor 50A de bucle y la segunda poliolefina producida en el segundo reactor 50A de bucle pueden tener diferentes densidades de polímero, por ejemplo.

La operación de los dos reactores 50A, 50B de bucle puede incluir alimentar más comonómero al primer reactor de polimerización que al segundo rector de polimerización, o viceversa. La operación también puede incluir alimentar más agente de transferencia de cadena (por ejemplo, hidrógeno) al segundo reactor de polimerización que, al segundo reactor, o viceversa. Por supuesto, se puede alimentar la misma cantidad de comonómero y/o la misma cantidad de agente de transferencia de cadena (p. ej., hidrógeno) a cada reactor 50A, 50B. Además, se puede mantener la misma o diferente concentración de comonómero en cada reactor 50A, 50B. Igualmente, se puede mantener la misma o diferente concentración de agente de transferencia de cadena (p. ej., hidrógeno) en cada reactor 50A, 50B.

Asimismo, la primera poliolefina (es decir, la poliolefina polimerizada en el primer reactor 50A) puede tener un primer intervalo para una propiedad física, y la segunda poliolefina (es decir, la poliolefina polimerizada en el segundo reactor 50B) puede tener un segundo intervalo para la propiedad física. El primer intervalo y el segundo intervalo pueden ser iguales o diferentes. Las propiedades físicas ejemplares pueden incluir densidad de poliolefina, porcentaje de comonómero, cantidad de ramificación de cadena corta, peso molecular, viscosidad, índice de fusión, índice de flujo de fusión, cristalinidad y similares.

Como se indica, la suspensión 22 de pelusa del producto de poliolefina se descarga del segundo reactor 50B y se somete a un procesamiento aguas abajo, como en un sistema 24 de recuperación de diluyente/monómero. Como se mencionó, la suspensión 22 de pelusa del producto puede descargarse a través de un tramo de sedimentación, una retirada continua (CTO) u otras configuraciones de válvula. De hecho, la suspensión 22 de pelusa del producto puede descargarse de forma intermitente, como a través de una configuración de tramos de sedimentación o una válvula de encendido/apagado pulsante, o, en su lugar, puede descargarse de forma continua, como a través de una CTO. En el ejemplo ilustrado de la FIG. 2, se emplea una CTO que tiene una válvula 25 de modulación para la suspensión 22 de pelusa de producto que se descarga del segundo reactor 50B.

En la operación, dependiendo del posicionamiento, por ejemplo, de la descarga en el segundo reactor, una suspensión 22 de descarga que tenga una concentración de sólidos mayor que la concentración de sólidos promedio de la suspensión que circula en el reactor 50B puede realizarse con descarga continua. Nuevamente, una descarga continua puede incluir una configuración de descarga que tenga una válvula de aislamiento (válvula de ariete) sola, o que tenga una configuración CTO con una válvula de aislamiento (válvula de ariete) y una válvula 25 de modulación. Se pueden encontrar configuraciones y control de CTO ejemplares, y otras configuraciones de descarga, en la Publicación de Solicitud de Patente de EE. UU. No. 2011/0288247 mencionada anteriormente, y en la Patente de EE. UU. No. 6,239,235.

Como se mencionó, en el ejemplo ilustrado, la suspensión 22 de pelusa del producto se descarga a través de una CTO. En ciertos ejemplos, una CTO tiene una válvula de ariete en la pared del reactor 50B y una válvula 25 de control de flujo de modulación (por ejemplo, válvula de control de bola en V) en el conducto de descarga.

En el ejemplo de la FIG. 2, una suspensión 21 de pelusa de transferencia se descarga desde el primer reactor 50A de bucle al segundo reactor 50b de bucle a través de una línea 21L de transferencia. El contenido de la suspensión 21 de pelusa de transferencia puede ser representativo del contenido del primer reactor 50A de bucle. Sin embargo, la concentración de sólidos puede ser mayor en la suspensión 21 de transferencia que en el primer reactor 50A de bucle, dependiendo del posicionamiento de la entrada de la línea 21L de transferencia en el primer reactor 50A de bucle, por ejemplo, y otras consideraciones. La suspensión 21 de pelusa de transferencia puede descargarse desde el primer reactor 50A de bucle hacia la línea 21L de transferencia a través de un tramo de sedimentación, una válvula de aislamiento (p. ej., una válvula de ariete), una CTO de retirada continua (que, como se indica, la CTO tiene una válvula de ariete de aislamiento y una válvula de modulación) u otra configuración de válvula.

En el ejemplo ilustrado, la descarga 21 de la suspensión de transferencia desde el primer reactor 50A de bucle es continua y no modulada directamente. No se emplea una CTO o tramo de sedimentación. En cambio, la suspensión 21 de transferencia se descarga a través de una válvula de aislamiento abierta (p. ej., válvula de ariete) (no mostrada) en la pared del reactor y sin una válvula de modulación en la línea 21L de transferencia en este ejemplo. En un ejemplo particular, la suspensión 21 de transferencia se descarga a través de una válvula de ariete de paso total mantenida en una posición completamente abierta y no adicionalmente a través de una válvula de modulación. La transferencia continua de suspensión 21 a través de la línea 21L de transferencia desde el primer reactor 50A al segundo reactor 50B puede controlarse mediante el diferencial de presión entre los reactores 50A, 50B y no requiere una válvula de modulación.

En ejemplos alternativos (no ilustrados), se puede disponer una válvula de modulación en la línea 21 de transferencia, o se puede colocar una CTO con su válvula de modulación en la descarga de la suspensión 21 de transferencia del primer reactor 50A. Si así se incluye, la válvula de modulación puede controlar el caudal de la suspensión 21 de transferencia y facilitar el control de la presión en el primer reactor 50A de bucle. Así mismo, se puede disponer una válvula de modulación o una CTO y su válvula de modulación para facilitar el control de la descarga del primer reactor 50A cuando los dos reactores 50A, 50B cambian de operación en serie a realización en paralelo, por poner un ejemplo.

No obstante, en los diversos ejemplos, una válvula de aislamiento (p. ej., de ariete) está normalmente dispuesta en la descarga en la pared del primer reactor 50A de bucle. La válvula de ariete puede proporcionar el aislamiento de la línea 21L de transferencia del reactor 50A de bucle cuando se desea dicho aislamiento. También se puede colocar una válvula de ariete en la salida de la línea 21L de transferencia en la pared del segundo reactor 50B de bucle para proporcionar el aislamiento de la línea 21L de transferencia del segundo reactor 50B de bucle cuando se desea tal aislamiento. Puede desearse aislar la línea 21L de transferencia del primer y segundo reactores 50A, 50B de bucle durante el mantenimiento o el tiempo de inactividad del sistema 20 del reactor, o cuando se pone en servicio una línea de descarga o transferencia alternativa del primer reactor 50A, etc. La operación o el control de las válvulas de ariete puede ser manual, asistida hidráulicamente, asistida por aire, remota, automatizada, etc. La línea 21L de transferencia puede eliminarse manualmente del servicio (p. ej., cerrando manualmente las válvulas de ariete) o eliminando automáticamente del servicio (p. ej., a través de un sistema de control que cierra automáticamente las válvulas de ariete).

En el ejemplo ilustrado, el control de la presión (y el rendimiento) en el primer reactor 50A de bucle y el segundo reactor 50B de bucle puede facilitarse mediante la operación de la válvula 25 de control de flujo CTO. En algunos ejemplos, la presión en el primer reactor 50A de bucle puede fluctuar sobre la presión en el segundo reactor 50B de bucle. Los reactores 50A, 50B pueden mantenerse a la misma presión, similar o diferente. Los elementos o instrumentos de presión pueden estar dispuestos en los reactores 50A, 50B y en la línea 21L de transferencia. Además, también se pueden disponer otros elementos variables del proceso o instrumentos que indiquen la temperatura, el caudal, la densidad de la suspensión, etc.

Dicha instrumentación puede incluir un sensor o elemento de detección, un transmisor, etc. Para un elemento de presión, el elemento sensor puede incluir un diafragma, por ejemplo. Para un elemento o instrumento de temperatura, el elemento sensor puede incluir un termopar, un detector de temperatura de resistencia (RTD, por sus siglas en inglés) y elementos similares, que pueden estar alojados en un termopozo, por poner un ejemplo. Los transmisores pueden convertir una señal analógica recibida del elemento sensor en una señal digital para alimentación o transmisión a un sistema de control, por ejemplo. Los diversos instrumentos pueden tener indicación local de la variable de sentido. Por poner un ejemplo, un elemento o instrumento de presión puede ser o tener un manómetro local y un elemento o instrumento de temperatura puede ser o tener un medidor de temperatura local, pudiendo ambos ser leídos localmente por un operador o ingeniero.

La posición de entrada de la línea 21L de transferencia puede ubicarse en el primer reactor 50A de bucle en el lado de descarga de la bomba 54A de circulación en el primer reactor 50A de bucle. La posición de salida de la línea 21L de transferencia puede acoplarse al segundo reactor de bucle en el lado de succión de la bomba 54B de circulación en el segundo reactor 50B de bucle. Tal configuración puede proporcionar un diferencial de presión positivo (es decir, una fuerza impulsora) para el flujo de la suspensión 21 de transferencia a través de la línea 21L de transferencia desde el primer reactor 50A de bucle al segundo reactor 50B de bucle. En un ejemplo, un diferencial de presión normal (proporcionado desde la descarga de la primera bomba 54A hasta la succión de la segunda bomba 54B) es de aproximadamente 138 kPa [20 libras por pulgada cuadrada (psi)]. Nuevamente, el lado de succión de la bomba, ya sea de la primera bomba 54A o de la segunda bomba 54B, puede considerarse aguas arriba de la bomba en una longitud de tubería de bucle lineal en el intervalo de aproximadamente 0,5 metros a 50 metros (por ejemplo; 0,5; 1; 5; 15; 25; 50 metros; o valores intermedios). De manera similar, el lado de descarga de la bomba se puede considerar aguas abajo de la bomba en una longitud de tubería de bucle lineal de aproximadamente 0,5 metros a 50 metros (por ejemplo; 0,5; 1; 5; 15; 25; 50 metros; o valores intermedios); y hasta aproximadamente 100 metros, etc.

Cabe señalar que, en ciertos ejemplos, el primer reactor 50A y el segundo reactor 50B pueden tener una relación de capacidad del primer reactor con respecto al segundo de entre 0,5:1 y 1,5:1. En otras palabras, la relación de producción de poliolefinas entre los dos reactores puede variar de 0,5 a 1,5 como límites teóricos o prácticos en ciertos ejemplos. En algunos casos, el 0,5 inferior indica la capacidad de reducción y el 1,5 superior puede ser un límite de diseño superior. En otros ejemplos, la relación de producción de poliolefina está en el intervalo de 0,5 a 1,3. Así mismo, el primer reactor y el segundo reactor pueden tener sustancialmente el mismo tamaño en volumen o diferir en tamaño en volumen. En ciertos ejemplos, el primer reactor tiene un tamaño del 50 % al 90 % en volumen del segundo reactor. En otros ejemplos, el segundo reactor tiene un tamaño del 50 % al 90 % en volumen (o capacidad) del primer reactor.

III. Alivio de presión para el sistema del reactor de polimerización

Las presentes técnicas proporcionan uno o más sistemas de alivio de presión tales como una o más válvulas 64 de alivio de presión en los reactores 50A, 50B que descargan a un sistema de antorcha. Esto contrasta con los sistemas convencionales en los que las válvulas de alivio de presión en los reactores de poliolefina descargan a la atmósfera (el medio ambiente).

Un reactor 50A, 50B de polimerización puede tener múltiples sistemas de alivio de presión, incluyendo o siendo cada sistema de alivio de presión un dispositivo de seguridad de presión (PSD, por sus siglas en inglés) tal como un dispositivo de alivio de presión. Los ejemplos de un dispositivo de alivio de presión incluyen una válvula de seguridad de presión (PSV, por sus siglas en inglés), una válvula 64 de alivio de presión (PRV, por sus siglas en inglés), un disco de ruptura y similares. Un sistema de alivio de presión individual dispuesto en un reactor de polimerización de poliolefina puede ser un dispositivo de alivio de presión singular. Por otro lado, un sistema de alivio de presión individual dispuesto en un reactor de polimerización de poliolefina puede tener más de un dispositivo de alivio de presión. En ejemplos, un sistema de alivio de presión puede ser una combinación de una PRV 64 con un disco de ruptura instalado entre la PRV 64 y el reactor. También, un sistema de alivio de presión puede ser, por ejemplo, dos o más dispositivos de alivio de presión dispuestos en paralelo.

Un sistema de alivio de presión del reactor en un reactor se abre en respuesta a una presión del reactor que excede la(s) presión(es) establecida(s) del sistema de alivio de presión o dispositivo de alivio de presión. Por poner un ejemplo, un disco de ruptura puede romperse cuando la presión del reactor alcanza o supera la presión establecida del disco de ruptura. Igualmente, una PRV 64 puede abrirse cuando la presión del reactor alcanza o supera la presión establecida de la PRV 64.

En el ejemplo ilustrado de la FIG. 2, las válvulas 64 de alivio de presión descargan a un cabezal 66 de antorcha del sistema de antorcha. La descarga de las válvulas 64 de alivio de presión (las PRV) se dirige (se acopla) al cabezal 66 de antorcha a través de la respectiva tubería 68 de descarga de alivio. El cabezal 66 de antorcha puede ser un cabezal primario o principal del sistema de antorcha, un subcabezal en el sistema de antorcha, y similares. El cabezal 66 de antorcha puede ser un cabezal principal o primario dirigido a través de la instalación del sistema 10 configurado a recoger descargas de alivio de varias válvulas de alivio y discos de ruptura, etc., en todo el sitio. Por otro lado, el cabezal 66 de antorcha puede ser un subcabezal más localizado para recoger descargas de alivio en el área inmediata. Por fin, mientras que los respectivos segmentos de tubería 68 de descarga se representan desde las PRV 64 y se dirigen por separado al cabezal 66 de antorcha, se contemplan otras configuraciones, como combinar o fusionar los segmentos de tubería 68 de descarga en un subcabezal antes de la entrada al cabezal 66 de antorcha.

El contenido de los cabezales de antorcha, incluido el cabezal 66 de antorcha, normalmente se puede dirigir hacia un separador de antorcha aguas abajo (no mostrado), y a través de este, antes de llegar a la antorcha para la combustión. El separador de antorcha recoge sólidos (p. ej., poliolefina) y líquidos mientras descarga vapor (p. ej., diluyente, monómero y otros hidrocarburos) a la antorcha para la combustión. Las técnicas se adaptan a la modernización de un sistema 20 de reactor existente para acoplar las PRV 64 a un sistema de antorcha existente o cabezal 66 de antorcha, así como en la construcción básica o nueva de un sistema 20 de reactor y un sistema de antorcha. En ejemplos alternativos, las PRV 64 pueden descargar a un sistema de recuperación u otro sistema de combustión en lugar del cabezal 66 de antorcha o el sistema de antorcha.

Aunque en la FIG. 2 se representan cuatro PRV 64 (dos por reactor 50A, 50B), se pueden emplear más o menos de cuatro PRV 64. Para un reactor 50A, 50B de bucle que tiene más segmentos de tramos verticales (por ejemplo, 8 o 16 por reactor) que los cuatro por reactor representados (y, así, tiene más de los dos segmentos horizontales superiores por reactor), pueden emplearse más PRV 64 por reactor 50A, 50B. Como apreciará el experto en la técnica, las válvulas 64 (PRV 64) de alivio de presión, que también pueden etiquetarse como válvulas de seguridad de presión (PSV). La PRV 64 puede ser un mecanismo de válvula que libera automáticamente una sustancia o contenido de un recipiente a presión (reactores 50A, 50B de bucle) cuando la presión (presión del reactor) en la PRV 64 excede los límites preestablecidos (es decir, excede la presión establecida de la PRV 64).

Es más, se puede instalar un disco de ruptura (no mostrado) en la tubería de entrada a una PRV 64 entre el reactor 50A, 50B y la PRV 64. El disco de ruptura puede ser un diseño de disco de ruptura de montaje empotrado o «Top Hat», por ejemplo. En tales diseños, se puede montar un soporte de disco de ruptura extendido en la boquilla de alivio del reactor 50A, 50B para acercar físicamente el disco de ruptura o nivelarlo con la pared del reactor 50A, 50B. Durante la operación normal del sistema 20 de reactor, el disco de ruptura puede ayudar a evitar o reducir que el contenido del reactor 50A, 50B (suspensión) entre y ensucie la PRV 64 y su tubería de entrada. En una condición alterada del sistema 20 de reactor con una sobrepresión del reactor 50A, 50B, el disco de ruptura revienta facilitando el alivio de presión del contenido del reactor 50A, 50B hacia la PRV 64 y a través de esta. La presión de ajuste del disco de ruptura se puede especificar a una presión ligeramente menor que la presión de ajuste de la PRV 64 correspondiente, por ejemplo.

En un ejemplo específico para un reactor 50A, 50B, las boquillas de alivio en el reactor 50A, 50B son de 20 cm (8 pulgadas), el disco de ruptura es de 15 cm (6 pulgadas) y PRV 64 es una válvula de alivio de presión de 10 cm (4 pulgadas) * 15 cm (6 pulgadas) ajustada a 6,5 MPa (950 psig) o 6,2 MPa (900 psig). La tubería de entrada puede incluir un reductor de 20 cm x 10 cm ( 8 x 4 pulgadas), por poner un ejemplo. La tubería 68 de descarga puede incluir una válvula abierta sellada en el automóvil (CSO, por sus siglas en inglés), una reducción de 15 cm x 25 cm (6 x 10 pulgadas) para aumentar el tamaño de la tubería de descarga a 25 cm (10 pulgadas), por poner un ejemplo, al cabezal 66 de la antorcha que, en este ejemplo específico, generalmente puede ser de 30 cm (12 pulgadas) o significativamente más grande. Estos componentes se acoplan entre sí para proporcionar una ruta de alivio desde el reactor 50A, 50B hasta la antorcha.

El carrete de tubería de entrada a una PRV 64 puede construirse de menor longitud para reducir la caída de presión de entrada de alivio. De manera similar, la tubería de descarga puede construirse más corta donde sea posible. Tal longitud más corta de la tubería 68 de descarga puede proporcionar el beneficio de una contrapresión hidráulica más baja en la PRV 64 cuando se descarga.

En un ejemplo, los sistemas de alivio representados pueden colocarse en la porción superior de los tramos de un reactor 50A, 50B de bucle, en donde una PRV 64 se establece en 6,5 MPa (950 psig) para ciertos tramos, y se establece una PRV 64 en 6,2 MPa (900 psig) para otros tramos. De nuevo, el disco de ruptura puede funcionar para aislar la PRV 64 del contenido del reactor 50A, 50B mientras se evita la acumulación de sólidos. De hecho, tal diseño puede prevenir o reducir la acumulación de sólidos en las boquillas de las PRV 64 antes de la activación de las PRV 64 en un escenario de alivio de presión.

Las PRV 64 ilustradas en la FIG. 2 pueden ser representativas de válvulas de alivio de etapas múltiples en un sistema de alivio. Por ejemplo, las PRV 64 pueden incluir múltiples válvulas de alivio diferentes que se escalonan desde la parte superior de cada par de tramos del reactor por reactor 50A, 50B (por ejemplo, en la parte superior de los tramos o codos de los reactores 50A, 50B de bucle). De hecho, las PRV 64 correspondientes a cada par de tramos de reactor por reactor 50A, 50B pueden incluir una primera PRV configurada para abrirse a la presión de trabajo máxima permitida (MAWP, por sus siglas en inglés) del reactor 50A, 50B y una segunda PRV configurada para abrirse al 5 % por encima de la MAWP del reactor 50A, 50B. En un ejemplo, las PRV entre cada tramo del reactor para un reactor 50A, 50B dado pueden tener puntos de ajuste de alivio alternativos. Por ejemplo, una válvula de alivio colocada entre un primer par de tramos del reactor puede tener un punto de referencia de alivio diferente al de las dos válvulas de alivio adyacentes entre pares de tramos adyacentes. La colocación de las PRV 64 en la parte superior de cada reactor 50A, 50B puede ser beneficiosa en caso de pérdida de circulación del reactor y puede evitar el taponamiento. Así mismo, una PRV 64 dada puede incluir dos o más PRV paralelas.

La FIG. 3 es un ejemplo alternativo de un sistema 20-1 de reactor que tiene los rasgos analizados anteriormente con respecto a la FlG. 2, excepto que las PRV 64 descargan a un sistema 74 de separación. Como se analiza a continuación, el sistema 74 de separación puede ser un ciclón, un recipiente (separador, recipiente ciego o tambor, recipiente colector, acumulador, etc.), o una combinación de ciclón y recipiente, y similares. El sistema 74 de separación puede separar los componentes sólidos y líquidos de los componentes de vapor o gas y transmitir los componentes de vapor o gas a una antorcha a través del cabezal 66 de antorcha.

La tubería 68 de descarga PRV en la FIG. 3 dirige las respectivas corrientes de descarga de alivio desde las PRV 64 al sistema 74 de separación. Si bien los cuatro segmentos respectivos de la tubería 68 de descarga se muestran por separado entrando al sistema 74 de separación, se contemplan otras configuraciones de la tubería 68, como combinar o fusionar los dos o más segmentos de la tubería 68 de descarga antes de entrar al sistema 74 de separación.

El sistema 74 de separación recibe el contenido de los reactores 50A, 50B descargando (aliviando) a través de las PRV 64 durante un escenario de sobrepresión del reactor 50A, 50B. Como se indica, el sistema 74 de separación recoge sólidos, como sólidos de poliolefina en la suspensión de los reactores 50A, 50B que fluyen a través de las PRV 64 y la tubería 68 de descarga. El sistema 74 de separación normalmente opera a una presión más baja que las presiones normales en los reactores 50A, 50B de modo que la mayor parte del líquido que entra en el sistema 74 de separación puede vaporizarse en ciertos ejemplos. El sistema 74 de separación descarga vapor 76 (p. ej., diluyente, monómero, comonómero, etc.) y cualquier sólido arrastrado al cabezal 66 de antorcha. Este vapor 76 fluye a través del cabezal 66 de antorcha y se envía a una antorcha, y se quema en una antorcha, del sistema de antorcha. Los sólidos (p. ej., pelusa de poliolefina) y cualquier líquido recogido en el sistema 74 de separación pueden finalmente recuperarse (no mostrado) como material sobrante o desecharse como desecho, etc. Los componentes en la descarga de las PRV 64 y en el sistema de separación pueden dimensionarse para reducir la contrapresión en las PRV 64 durante un evento de descarga.

Como se indica, el sistema 74 de separación puede incluir un recipiente que reciba la descarga de suspensión de alivio de las PRV 64. En el recipiente se pueden recoger sólidos y cualquier líquido en la suspensión entrante mediante la sedimentación de los sólidos y el líquido en una porción inferior del recipiente. El vapor 76 puede descargarse desde una porción superior del recipiente al cabezal 66 de la antorcha. En operación después de la conclusión de un escenario de alivio, el recipiente puede eventualmente vaciarse de los sólidos (y cualquier líquido que no se haya evaporado instantáneamente o vaporizado) que se hayan recogido. El recipiente se puede dimensionar para que contenga la cantidad de sólidos (y líquido) que fluya a través de las válvulas 64 de alivio para varios escenarios de alivio de sobrepresión de los reactores 50A, 50B, incluido el peor escenario viable para la mayor cantidad prevista de sólidos (y líquido). El recipiente puede ser un recipiente vertical u horizontal, un recipiente o tambor de recogida, un recipiente ciego similar a un recipiente ciego de antorcha, etc. Así mismo, el recipiente puede ser un recipiente empleado para otras operaciones. Por poner un ejemplo, el recipiente del sistema 74 de separación puede ser un recipiente de evaporación instantánea en el sistema 24 de diluyente / recuperación de diluyente aguas abajo que procesa la descarga 22 de suspensión de poliolefina producto del sistema 20 de reactor. En general, uno o más recipientes en el sistema 74 de separación para recibir las descargas de la PRV 64 pueden ser el recipiente de evaporación instantánea, un tanque de descarga del reactor, un tanque de evaporación instantánea alternativo, un recipiente ciego de antorcha, un recipiente en el sistema 30 de fraccionamiento, etc.

El sistema 74 de separación puede incluir un ciclón que reciba de la tubería 68 de descarga la suspensión de alivio que descargue de las PRV 64. Esta suspensión de vaporización de los reactores 50A, 50B generalmente entra por una boquilla lateral del ciclón. El vapor 76 puede descargarse por encima del ciclón y entrar en el cabezal 66 de la antorcha para una eventual combustión en la antorcha. Los sólidos pueden descargarse desde el fondo del ciclón y recogerse en un acumulador, por poner un ejemplo, para una eventual recuperación como material sobrante o vertido como desecho.

Por último, cabe señalar que con respecto a las FIGS. 1-3 y bases para el dimensionamiento de las PRV 64, la tubería 68 de descarga, el cabezal 66 de antorcha, el sistema 74 de separación (si se emplea) y el sistema de antorcha, ciertas normas de la industria, como las del Instituto Americano del Petróleo (API) y el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI), puede emplearse para evaluar y facilitar los cálculos de caudales de alivio de los reactores 50A, 50B durante posibles escenarios de alivio de sobrepresión. Cualquiera que sea el (los) escenario(s) de alivio seleccionado o especificado para regir el dimensionamiento de la demanda de alivio (es decir, que proporcione el mayor caudal viable de suspensión de alivio de los reactores 50A, 50B a través de las PRV 64), se pueden usar programas o modelos dinámicos para evaluar o diseñar los escenarios de alivio para ciertas condiciones de reacción, dimensionando el cabezal 66 de antorcha y los tamaños de línea para asegurar que haya suficiente velocidad de línea para transportar sólidos durante un evento de alivio. Dicho programa puede tener en cuenta la expansión dinámica del líquido y los sólidos en el reactor a medida que se añaden y eliminan calor y masa.

El análisis es ahora para descartar o mitigar los escenarios de alivio del reactor 50A, 50B con respecto a las FIGS. 1-3 y otros ejemplos. Como se analiza a continuación, el sistema 48 instrumentado de alivio (RIS) (FIG.

1) mencionado anteriormente está configurado en ciertos ejemplos para descartar un escenario de reacción fuera de control o en exceso para los reactores 50A, 50B como escenario de alivio. En particular, el RIS 48, como un sistema de control de ingeniería, está configurado para instituir enclavamientos de procesos que prevengan o mitiguen el escenario de exceso de reacción al: (1) activar la inyección de apagado (p. ej., inyección de un veneno o inhibidor de catalizador) para desviaciones de temperatura del reactor 50A , 50B por encima del punto de referencia; y (2) aislar los reactores 50A, 50B de la alimentación 58A, 58B de diluyente (y monómero) y la alimentación 60 de catalizador a alta presión del reactor 50A, 50B y similares.

Además, como también se analiza a continuación, una limitación hidráulica de operación y diseño relacionada con los reactores 50A, 50B y las alimentaciones del reactor, incluidas las bombas de alimentación del reactor (por ejemplo, bombas centrífugas), descarta o mitiga el escenario de sobrepresión hidráulica de alimentación para los reactores 50A, 50B como escenario de alivio. En particular, por ejemplo, el alivio de sobrepresión hidráulica puede descartarse limitando la presión de suministro de las alimentaciones por debajo de la presión de trabajo máxima permitida (MAWP) de los reactores 50A, 50B. Como se indica a continuación, esto puede implementarse, por ejemplo, con el diseño de bombas de alimentación y reactores 50A, 50B y/o controlando las presiones de alimentación del reactor y similares.

En general y haciendo referencia a las FIGS. 1-3, para varias posibles demandas de alivio de un sistema 20 de reactor y sus reactores 50A, 50B de bucle de poliolefina, el escenario de alivio de exceso de reacción y el escenario de alivio de sobrepresión hidráulica de alimentación podrían afectar el dimensionamiento del sistema de alivio. El escenario de exceso de reacción exotérmica puede implicar, por ejemplo, exceso de reacción, falta de refrigeración y salidas bloqueadas del reactor 50A, 50B. En este escenario de exceso de reacción, los contenidos en los reactores 50a , 50B se expanden y pueden provocar un alivio a través de las PRV 64 del reactor. Sin embargo, como se indica, los ejemplos de las presentes técnicas proporcionan un RIS 48 que proporciona enclavamientos para mitigar o evitar el escenario de exceso de reacción y así descartar este escenario de exceso de reacción como escenario de alivio.

En tal escenario de exceso de reacción con altas velocidades del reactor, pérdida de refrigeración y salidas del reactor cerradas/taponadas, la presión del reactor 50A, 50B aumenta. Para la producción de polietileno usando isobutano como diluyente, dado que el punto de referencia 64 de la PRV puede estar por encima de la presión crítica de la mezcla de isobutano, los reactores 50A, 50B se liberarían en condiciones supercríticas. En general, no habría refrigeración por evaporación ya que el contenido del reactor 50A, 50B permanece como líquido o como fluido supercrítico denso. La temperatura y la presión en el reactor 50A, 50B continuarían elevándose hasta que la reacción se ralentizara y se detuviera por el agotamiento del monómero. Este escenario de exceso de reacción puede evitarse como escenario de alivio mediante la implementación de enclavamientos por el RIS 48.

En particular, el RIS 48, como un sistema de control de ingeniería, está configurado para instituir enclavamientos que eviten al menos el escenario de exceso de reacción (y el posible ensuciamiento asociado a través de las PRV 64) activando la inyección de apagado (por ejemplo, inyección de un veneno o inhibidor de catalizador) para las desviaciones de la temperatura del reactor por encima del punto de referencia y aislar los reactores 50A, 50B de la alimentación a alta presión del reactor 50A, 50B. Los venenos de catalizador usados para la inyección de apagado en los reactores 50A, 50B pueden incluir, por ejemplo, agua, oxígeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono y compuestos orgánicos que contengan azufre, oxígeno o halógenos, y otros venenos o inhibidores de catalizador, es decir, que inhiban o reduzcan significativamente la actividad del catalizador y la reacción de polimerización.

Como se mencionó, las presentes técnicas también pueden mitigar un escenario de sobrepresión hidráulica de alimentación donde los reactores 50A, 50B se sobrepresionan por una o más de las alimentaciones del reactor (por ejemplo, 18, 58A, 58B). El alivio de la sobrepresión hidráulica normalmente puede ocurrir cuando los sistemas de descarga del reactor 58A, 58B no funcionan correctamente. En tal caso, las alimentaciones del reactor pueden suministrarse a una presión superior a la configuración de presión de las PRV 64 y provocar el levantamiento de una o más de las PRV 64.

Sin embargo, de acuerdo con los presentes ejemplos, la presión de trabajo máxima permitida (MAWP) de los reactores 50A, 50B puede ser mayor que la presión máxima del sistema 16 de alimentación (FIG. 1). Esto descarta o reduce la probabilidad y/o carga de ciertos escenarios de alivio de presión donde el sistema 16 de alimentación puede causar un escenario de alivio en los reactores 50A, 50B por su presión de suministro. Beneficiosamente, las bombas de alimentación del reactor (p. ej., bombas centrífugas) pueden configurarse de modo que la presión máxima suministrada de la alimentación (p. ej., 18, 58A, 58B) a los reactores 50A, 50B sea menor que la MAWP de los reactores 50A, 50B. Además, los reactores 50A, 50B pueden construirse con una MAWP mayor, por ejemplo, proporcionando un mayor espesor, y/o construirse con placa laminada en lugar de tubería sin costura, por ejemplo. Así, el sistema 16 de alimentación del reactor puede diseñarse para suministrar alimentación (p. ej., diluyente, monómero, comonómero, etc.) a una presión más baja que la presión establecida (generalmente una función de la MAWP del reactor) para las PRV 64 de alivio de los reactores 50A, 50B después de tener en cuenta las diferencias de carga estática entre el punto de alivio del reactor y el punto de alimentación del reactor. Los escenarios de alivio hidráulico se vuelven menos probables a presiones nominales más altas del reactor cuando los sistemas de alimentación son limitados.

Como ejemplo, un sistema de alimentación de diluyente reciclado (por ejemplo, isobutano) para los reactores 50A, 50B puede diseñarse de acuerdo con los ejemplos presentes de tal manera que la cabeza máxima de una bomba de diluyente reciclado en condición de bloqueo no exceda el ajuste de presión de reasentamiento de la válvula de alivio del reactor después de tener en cuenta la diferencia de presión estática entre la elevación de la descarga de la bomba y la válvula de alivio del reactor. La determinación de la presión de descarga máxima potencial normalmente debe tener en cuenta una presión de succión de la bomba de diluyente de reciclado a la presión de operación normal en el recipiente de compensación de diluyente de reciclado más la presión de carga estática a un nivel normal del recipiente de compensación. Por ejemplo, si la presión de reasentamiento de la válvula de alivio del reactor es de 5,8 MPa (840 psig) a 65 m (213 pies) por encima de la bomba de diluyente de reciclaje, la presión de descarga de la bomba de diluyente de reciclaje debe ser inferior a 6 MPa (890 psig), lo que permite reactores 50A, 50B con una gravedad específica de suspensión de contenido de 0,54. Según dicho diseño y la operación correspondiente, la bomba de diluyente de reciclado generalmente no causará un evento de alivio del reactor para escenarios de falla única.

En resumen, ciertas implementaciones operativas y de diseño (como mitigar el escenario de sobrepresión hidráulica de alimentación), y el sistema 48 instrumentado de alivio antes mencionado (FIG. 1) que prevé enclavamientos particulares (p. ej., para descartar el escenario de exceso de reacción como base para un escenario de alivio), etc., puede reducir la probabilidad de escenarios de alivio de sobrepresión particulares o hacer que los escenarios de alivio de sobrepresión particulares no sean viables, y/o reducir la carga de alivio en el peor de los casos que se experimentará. Por lo tanto, con referencia a las FIGS. 2 y 3, las PRV 64 y la tubería asociada (incluida la tubería 68 de descarga), el sistema 74 de separación (si se emplea), el cabezal 66 de la antorcha, el recipiente ciego de la antorcha, la antorcha, etc. pueden diseñarse de manera beneficiosa o mantenerse en tamaños relativamente más pequeños y más económicos. Así mismo, dichas implementaciones operativas y de diseño, y el mencionado sistema 48 instrumentado de alivio (FIG. 1) pueden aumentar beneficiosamente la estabilidad del sistema 20 de reactor y una mitigación más eficaz de las condiciones de sobrepresión o alteración del sistema del reactor.

Por lo tanto, de nuevo, en función de la implementación de los rasgos de control de presión/temperatura, el diseño de la presión de alimentación del reactor y el diseño de la presión del reactor, los tamaños de la válvula 64 de alivio de presión y los tamaños de los recipientes para el sistema 74 de separación pueden ser limitados o reducidos en relación a lo que serían sus tamaños sin estas medidas. Por ejemplo, la limitación de la presión de alimentación relativa a la MAWP de los reactores 50A, 50B puede descartar un escenario de sobrepresión hidráulica de alimentación y puede limitar escenarios de liberación potencial. Así, se puede obtener una reducción en el tamaño de la válvula de alivio y el tamaño del recipiente (por ejemplo, el tamaño del ciclón y/o recipiente en el sistema 74 de separación). Igualmente, el recipiente ciego de antorcha aguas abajo y la antorcha misma pueden ser de un tamaño relativamente más pequeño, como en una instalación de base o nueva. Descartar o mitigar posibles escenarios de alivio también puede ser beneficioso en una modernización de una planta existente para vincular la descarga de PRV 64 a un cabezal 66 de antorcha existente, por ejemplo. En otras palabras, es posible que no sea necesario aumentar el tamaño del cabezal 66 de antorcha existente, el recipiente ciego de la antorcha y la antorcha en ciertos ejemplos.

Haciendo referencia a las FIGS. 1-3, con respecto al control de los reactores 50A, 50B de polimerización, en algunos ejemplos, el sistema 48 instrumentado de alivio (FIG. 1), que como se mencionó puede ser un componente del sistema 46 de control, puede utilizarse para controlar las condiciones de reacción tales que los escenarios de alivio (por ejemplo, ensuciamiento del reactor y condiciones indeseables del reactor) puedan evitarse o prevenirse. Específicamente, el sistema 48 instrumentado de alivio (RIS 48) puede incluir un procesador, una memoria y una lógica operativa que tome medidas adquiridas por sensores de proceso dispuestos a lo largo del proceso y realice ciertas funciones de enclavamiento basadas en las medidas mediante la transmisión de señales para operar dispositivos (p. ej., válvulas de bloqueo) en el sistema 10 de fabricación. En tales operaciones, el RIS 48 puede enviar y recibir señales a través de una red que puede incluir líneas de transmisión y/o funciones inalámbricas.

El RIS 48 puede configurarse para activar un sistema de apagado para detener o ralentizar significativamente la reacción de polimerización en los reactores 50A, 50B bajo ciertas condiciones. El apagado de un reactor puede incluir varias acciones tomadas para detener una reacción, incluido el aislamiento de los sistemas de alimentación del catalizador, el cierre de las válvulas del motor del sistema, la inyección de fluido de apagado (p. ej., un veneno de catalizador) en los reactores 50A, 50B desde recipientes o cilindros de apagado, etc. Cabe señalar que las válvulas de bloqueo configuradas para ser accionadas por el RIS 48 pueden incluir rasgos de indicación de posición que proporcionen verificación de si la válvula operó correctamente.

En un caso, el RIS 48 está configurado para orquestar al menos dos enclavamientos básicos que descarten el escenario de exceso de reacción como un escenario de alivio viable para el dimensionamiento de la demanda de alivio. Un enclavamiento inyecta un veneno o inhibidor del catalizador en los reactores 50A, 50B para «apagar» (es decir, detener o ralentizar significativamente) la reacción de polimerización. El otro enclavamiento aísla los reactores 50A, 50B de las alimentaciones, por ejemplo, cerrando válvulas de bloqueo en las alimentaciones. En particular, este enclavamiento de bloqueo de aislamiento de alimentación aísla el primer reactor 50A de la alimentación 58A de diluyente (y monómero, comonómero) y la alimentación 60 de catalizador, y aísla el segundo reactor 50B de la alimentación 58A de diluyente (y monómero, comonómero).

En ciertos casos, la línea 21L de transferencia puede no verse afectada por este enclavamiento.

La FIG. 4 es un método 100 ejemplar de operar un sistema de fabricación de poliolefina, que incluye polimerizar (bloque 102) monómero de olefina tal como etileno o propileno en un primer reactor de polimerización para formar una primera poliolefina, transfiriendo (bloque 104) la primera poliolefina a un segundo reactor de polimerización, polimerizar (bloque 106) monómero de olefina tal como etileno o propileno en el segundo reactor para formar una segunda poliolefina, y descargar (bloque 108) una poliolefina producto del segundo reactor de polimerización. La poliolefina producto puede incluir la primera poliolefina y la segunda poliolefina.

Junto con el monómero de olefina que se polimeriza en los reactores, la mezcla de polimerización en los reactores puede incluir diluyente, comonómero, hidrógeno, etc. Así mismo, el monómero de olefina polimerizado en el segundo reactor puede incluir restos de monómero de olefina sin reaccionar del primer reactor y/o monómero de olefina fresco o reciclado añadido al segundo reactor. Los reactores de polimerización pueden ser reactores de bucle, reactores de autoclave, reactores de fase gaseosa y similares.

El método 100 incluye operar (bloque 110) con sistemas de alivio de presión en los reactores de polimerización. Un reactor de polimerización puede tener múltiples sistemas de alivio de presión, incluyendo o siendo cada sistema de alivio de presión un dispositivo de seguridad de presión (PSD) tal como un dispositivo de alivio de presión. Los ejemplos de un dispositivo de alivio de presión incluyen una válvula de seguridad de presión (PSV), una válvula de alivio de presión (PRV), un disco de ruptura y similares.

Un sistema de alivio de presión individual dispuesto en un reactor de polimerización de poliolefina puede ser un dispositivo de alivio de presión singular. Por otro lado, un sistema de alivio de presión individual dispuesto en un reactor de polimerización de poliolefina puede tener más de un dispositivo de alivio de presión. En los ejemplos, un sistema de alivio de presión puede ser una combinación de una PRV con un disco de ruptura instalado entre la PRV y el reactor. También, un sistema de alivio de presión puede ser, por ejemplo, dos o más dispositivos de alivio de presión dispuestos en paralelo.

Un sistema de alivio de presión de reactor en un reactor abre como respuesta a una presión del reactor que excede de una presión o presiones establecidas del sistema de alivio de presión o el dispositivo de alivio de presión. Por poner un ejemplo, un disco de ruptura puede romperse cuando la presión del reactor alcanza o excede de la presión establecida del disco de ruptura. Igualmente, una PRV puede abrirse cuando la presión del reactor alcanza o excede de la presión establecida de la PRV.

Cualquiera que sea la configuración o dispositivo de un sistema de alivio de presión dado asociado a un reactor de poliolefina o dispuesto en este, el método incluye operar (bloque 110) el primer reactor con su sistema de alivio de presión del reactor, y el segundo reactor con su sistema de alivio de presión, ambos sistemas de alivio de presión configurados para descargar a un sistema de antorcha. Las tuberías pueden dirigir la descarga de un sistema de alivio de presión (por ejemplo, un dispositivo de alivio de presión) a un cabezal de antorcha del sistema de antorcha.

En ejemplos alternativos, las tuberías pueden dirigir la descarga de un sistema de alivio de presión (p. ej., un dispositivo de alivio de presión) a un sistema de separación (p. ej., que tenga un recipiente y/o un ciclón) configurado para recoger sólidos de poliolefina y para descargar vapor al sistema de antorcha. En los ejemplos, el sistema de separación está configurado para descargar el vapor a un cabezal de antorcha del sistema de antorcha.

El método incluye operar (bloque 112) el sistema de fabricación de poliolefinas que tiene un sistema instrumentado de alivio (RIS) configurado para dirigir al menos un enclavamiento del proceso que mitigue un escenario de exceso de reacción del primer reactor o del segundo reactor, o ambos, como un escenario de alivio de sobrepresión. Al menos un enclavamiento del proceso puede incluir inyectar un inhibidor de catalizador en al menos el primer reactor o el segundo reactor, y también al menos uno de aislar una alimentación del primer reactor o aislar una alimentación del segundo reactor. Para aislar una alimentación de un reactor, el enclavamiento del proceso puede cerrar una válvula de bloqueo en una alimentación al reactor, desconectar una bomba de alimentación, desviar una alimentación a otro sistema, como un sistema de reciclaje, etc.

Por último, el método puede incluir operar (bloque 114) un sistema de producción de poliolefina que tiene el primer reactor y el segundo reactor, cada uno configurado con una presión de trabajo máxima permitida (MAWP) que excede de la presión de alimentación máxima al primer reactor y el segundo reactor. Las bombas centrífugas que suministran alimentación al primer reactor y al segundo reactor pueden suministrar una presión máxima menor que la MAWP del primer reactor y el segundo reactor.

Los ejemplos de las presentes técnicas proporcionan un sistema de producción de poliolefina que tiene: un primer reactor para polimerizar olefina en una primera poliolefina y descargar la primera poliolefina a un segundo reactor; y el segundo reactor para polimerizar olefina en una segunda poliolefina y descargar una poliolefina producto que tiene la primera poliolefina y la segunda poliolefina. Un dispositivo de alivio de presión (p. ej., una PRV, un disco de ruptura, etc.) dispuesto en el primer reactor está configurado para aliviar un sistema de antorcha. Igualmente, un dispositivo de alivio de presión (p. ej., una PRV, un disco de ruptura, etc.) dispuesto en el segundo reactor está configurado para aliviar un sistema de antorcha. Los dispositivos de alivio de presión pueden aliviar el sistema de antorcha a través de tuberías de descarga desde los dispositivos de alivio de presión a un cabezal de antorcha, por ejemplo.

Adicionalmente, el sistema de producción de poliolefinas incluye un sistema instrumentado de alivio (RIS) para dirigir al menos un enclavamiento de proceso que mitigue un escenario de exceso de reacción del primer reactor y el segundo reactor como un escenario de alivio de sobrepresión. Al menos un enclavamiento de proceso puede incluir un enclavamiento para inyectar un inhibidor de catalizador en el primer reactor y en el segundo reactor, y un segundo enclavamiento para cerrar una válvula de bloqueo en una alimentación al primer reactor y para cerrar una válvula de bloqueo en una alimentación al segundo reactor. Así mismo, los reactores primero y segundo y las bombas de alimentación asociadas pueden configurarse de modo que la MAWP de los reactores primero y segundo exceda de la presión de alimentación máxima a los reactores primero y segundo.

En ejemplos alternativos, el dispositivo de alivio de presión (p. ej., una PRV, un disco de ruptura, etc.) dispuesto en el primer reactor puede configurarse para aliviar un sistema de separación. Igualmente, el segundo dispositivo de alivio de presión (p. ej., una PRV, un disco de ruptura, etc.) dispuesto en el segundo reactor también puede configurarse para aliviar el sistema de separación. El sistema de separación (p. ej., recipiente, ciclón, etc.) recoge sólidos de poliolefina y/o descarga vapor al sistema de antorcha.

Asimismo, en general, en un ejemplo con respecto al RIS 48, la lógica del RIS 48 puede incluir seis enclavamientos que realicen diferentes funciones en función de los valores de proceso detectados. Un primer enclavamiento puede denominarse «enclavamiento de alta presión del reactor». De acuerdo con este enclavamiento, una alta presión (p. ej., una presión del reactor un 15 % por debajo de la presión de alivio del reactor) activa un apagado del reactor para detener cualquier reacción que tenga lugar en el reactor 110.

Un segundo enclavamiento puede denominarse «enclavamiento de presión alta-alta». De acuerdo con el enclavamiento de presión alta-alta, una presión alta-alta (p. ej., una presión del reactor un 10 % por debajo de la presión de alivio del reactor), que es más alta que la presión que inicia el enclavamiento de alta presión del reactor, activa un aislamiento de las alimentaciones 18 del reactor (incluyendo 58A, 58B, 60) a los reactores 50A, 50B. El enclavamiento de presión alta-alta puede funcionar para proteger los reactores 50A, 50B, así como para evitar la liberación de hidrocarburos a la atmósfera.

Un tercer enclavamiento puede denominarse «aislamiento de alta presión del enclavamiento de calentamiento del agua de las camisas». De acuerdo con este enclavamiento, el grado de presión que activa el enclavamiento de presión alta-alta también activa este enclavamiento que cierra la válvula de calentamiento de vapor (en el sistema 53 de refrigeración por agua de las camisas) a las camisas 52 del reactor. Si bien el aislamiento de alta presión del enclavamiento del calentamiento del agua de las camisas, como el enclavamiento de presión alta-alta, se puede establecer en un 10 % por debajo de la presión de alivio del reactor y puede iniciarse simultáneamente con el enclavamiento de presión alta-alta, el requisito de confiabilidad puede ser menor. Así, el dispositivo de salida no es redundante. Además, en algunos ejemplos, el aislamiento de alta presión del enclavamiento del calentamiento del agua de las camisas puede tener un grado de presión de activación diferente al del enclavamiento de presión alta-alta.

Los dos primeros enclavamientos pueden basarse en el mismo conjunto de tres sensores de presión. Más específicamente, tanto el primer enclavamiento como el segundo enclavamiento pueden basarse en dos de tres lecturas de presión que satisfacen los criterios de presión. Adicionalmente, el tercer enclavamiento puede utilizar uno o más de estos transmisores de presión y/o un transmisor diferente. Los transmisores de presión pueden estar distribuidos alrededor de los reactores 50A, 50B en varias ubicaciones. Un transmisor de presión puede ubicarse junto a un transmisor de presión para el control de presión del reactor en la línea de alimentación del reactor primario, siendo la ubicación física una toma de instrumentos separada del transmisor de control de presión del reactor. Este punto puede corresponder estrechamente a la presión más alta en los reactores 50A, 50B de bucle. Este punto de enclavamiento de presión para el transmisor de presión del punto de alimentación se puede ajustar para compensar la diferencia de presión estática entre las elevaciones de la válvula de alivio del reactor y/o el disco de ruptura y la boquilla de alimentación del reactor. Un segundo transmisor puede estar ubicado en una conexión de descarga en el codo superior inmediatamente encima de las bombas 54A, 54B de circulación del reactor. Este punto representa la presión más alta en la parte superior de los reactores 50A, 50B. Con base en la experiencia operativa, ahora se reconoce que la válvula de alivio ubicada en este punto es la que tiene más probabilidades de aliviar en caso de sobrepresión hidráulica. Un tercer transmisor de presión puede ubicarse en cualquier ubicación conveniente (p. ej., una ubicación de lavado del codo superior secundario o una ubicación de la boquilla de alimentación del reactor secundario) alrededor de los reactores 50A, 50B de bucle. Este tercer punto de detección de presión puede ajustarse para tener en cuenta la diferencia de presión estática del reactor entre el lugar de la medición y el disco de ruptura de la válvula de alivio del reactor.

Un cuarto enclavamiento puede denominarse «enclavamiento de alta temperatura», que opera para aislar la alimentación de monómero (p. ej., etileno) a los reactores 50A, 50B. En el caso de la producción de polietileno, este cuarto enclavamiento aísla la alimentación de etileno si dos de los tres sensores de temperatura colocados a través de un reactor 50A, 50B respectivo indican una temperatura de 112,8 °C (235 °F) o superior, o si un sensor válido indica una temperatura de 10 °C (50 °F) más que cualquier otro sensor de temperatura válido y apropiado del respectivo reactor 50A, 50B. El aislamiento de la alimentación de etileno proporcionada por el enclavamiento de alta temperatura puede evitar el desarrollo de puntos aislados de alta temperatura en el reactor 50A, 50B.

Se puede hacer referencia a un quinto enclavamiento como un «enclavamiento de alta desviación del punto de referencia del control de la temperatura del reactor». Este quinto enclavamiento inicia un apagado del reactor si dos de los tres sensores de temperatura (por ejemplo, dispositivos de temperatura de resistencia) para un reactor 50A, 50B dado detectan una diferencia de temperatura positiva desde el punto de referencia del control de temperatura del reactor y, así, pueden evitar una reacción descontrolada. Específicamente, de acuerdo con este enclavamiento, se inicia un apagado del reactor si dos de los tres sensores de temperatura de un reactor 50A, 50B determinado indican una temperatura de más de -16 °C [3 °F] (o aproximadamente -16 °C [3 °F]) mayor que la temperatura del punto de referencia del reactor para resinas de cromo o más de -16 °C [4 °F] (o aproximadamente -16 °C [4 °F]) por encima de la temperatura del punto de referencia del reactor para resinas de metaloceno o XPF.

Los enclavamientos cuarto y quinto pueden compartir los mismos sensores de temperatura. Además, los sensores de temperatura para la instrumentación de control y el RIS 48 pueden incluir RTD coincidentes. En otras palabras, los RTD usados para los sensores de temperatura pueden configurarse para proporcionar la misma lectura a la misma temperatura real. De acuerdo con los presentes ejemplos, los datos empíricos de la temperatura del reactor pueden recogerse para desarrollar una compensación de la temperatura de operación normal entre los puntos de temperatura del RIS 48 y las lecturas de la temperatura de control del reactor. El desplazamiento normal puede deberse a ligeras variaciones en las temperaturas del reactor 50A, 50B alrededor del recipiente del reactor de bucle y/o diferencias en las lecturas entre los RTD individuales. La información de diferencia de temperatura de operación normal se puede usar para desarrollar un factor de ajuste de polarización para las lecturas de temperatura del RIS 48 a fin de normalizar las lecturas de temperatura a la lectura del RTD de control del reactor. Estos sensores de temperatura se pueden colocar específicamente en ciertas áreas de los reactores 50A, 50B para obtener un mayor beneficio.

Un sexto enclavamiento puede denominarse «pérdida de enclavamiento de la bomba de circulación del reactor», que opera para iniciar un apagado del reactor cuando se identifica una pérdida de la bomba 54A, 54B de circulación del reactor. Este sexto enclavamiento puede basarse en una votación de una de dos entradas entre el estado de contacto del motor y la lectura del medidor de potencia. Con respecto a las consideraciones de diseño de enclavamiento, se puede seleccionar un criterio de bajo kilovatio que esté por encima del consumo de energía del motor de accionamiento principal desacoplado de la bomba 54^a, 54B. El objetivo de kilovatios puede obtenerse del proveedor de la bomba de circulación del reactor o desarrollarse midiendo el consumo de energía de la bomba de circulación del reactor desacoplado de la bomba 54A, 54B de circulación del reactor. Además, se puede implementar una desactivación retardada del motor en el motor 56A, 56B de la bomba de circulación del reactor para reiniciar automáticamente la bomba 54A, 54B de circulación del reactor en el caso de una interrupción de energía menor. En el caso de que se determine que la duración de cualquier desactivación retardada es más larga de lo necesario para asegurar un apagado oportuno, se pueden seleccionar dos transmisores de potencia como criterio de inicio para este sexto enclavamiento.

Aparte de la inclusión de los seis enclavamientos analizados anteriormente, en algunos ejemplos, ciertos enclavamientos pueden excluirse específicamente para mejorar la eficiencia y la operación, como un «enclavamiento por falla de la bomba de refrigerante» y un «enclavamiento por falla de disco de ruptura del reactor», que puede operar para manipular el proceso (por ejemplo, apagar la reacción) en el caso de una falla de la bomba de refrigerante o una falla del disco de ruptura, respectivamente. Por ejemplo, la alta desviación del enclavamiento del punto de referencia del control de la temperatura del reactor puede detectar una falla de la bomba de refrigerante, lo que generalmente hace que el enclavamiento por falla de la bomba de refrigerante sea innecesario, y la exclusión del enclavamiento por falla del disco de ruptura del reactor puede brindar a los operadores la oportunidad de lograr una desactivación del reactor ordenada cuando ocurre una pequeña fuga en el disco de ruptura, lo que resulta en la presurización de la tubería entre el disco de ruptura y la válvula PRV 64 de alivio.

En el caso de que un escenario de alivio de presión de los reactores 50A, 50B no sea impedido o disuadido por rasgos de control como los analizados anteriormente, los ejemplos presentes incluyen PRV 64, tubería 68 de descarga, sistema 74 de separación (si se emplea), cabezal 66 de antorcha, recipiente ciego de antorcha y antorcha para aliviar la presión en los reactores 50A, 50B. Las configuraciones de alivio descritas (FIGS. 2 y 3) generalmente evitan una descarga atmosférica directa desde las válvulas 64 (PRV) de alivio de presión del reactor. Como se ilustra en la FIG. 2, una o más de las PRV 64, que pueden disponerse de modo que descarguen en un cabezal 66 de antorcha, y donde un recipiente separador de antorcha aguas abajo separa el gas/vapor de la suspensión de gas/vapor-líquido-sólido normalmente emitida por los reactores 50A, 50B en condiciones de alivio. Como se ilustra en la FIG. 3, las PRV 64 descargan a través de la tubería 68 de descarga a un sistema 74 de separación que tiene un recipiente y/o un ciclón que separa el gas/vapor de la suspensión de gas/vapor-líquido-sólido normalmente emitida por los reactores 50A, 50B en condiciones de alivio.

Si se utiliza un ciclón (en el sistema 74 de separación de la FIG. 3), después de que la suspensión haya entrado en el ciclón como resultado de un evento de alivio, los componentes sólidos y líquidos de la suspensión pueden caer en un recipiente acumulador del ciclón, mientras que el gas de la suspensión pasa del recipiente del ciclón a un cabezal 66 de antorcha. De acuerdo con algunos ejemplos, el transporte de los líquidos y sólidos desde el ciclón al acumulador puede ser facilitado por gravedad y/o presión. El acumulador puede dimensionarse para una descarga parcial líquido-sólido. De hecho, se ha determinado que la descarga parcial de líquido-sólido es el escenario de alivio del proceso que normalmente produce el mayor volumen de líquido y sólido más un factor de diseño. Cabe señalar que, en algunos ejemplos, el ciclón y el acumulador se colocan a una distancia mínima o reducida del reactor para reducir el taponamiento entre los reactores 50A, 50B y el ciclón y para facilitar el transporte entre el ciclón y el acumulador.

Descripción adicional

Se han descrito métodos y sistemas para la producción de poliolefina. Se proporcionan las siguientes cláusulas como descripción adicional:

Ejemplo A

Un método para operar un sistema de fabricación de poliolefina, que comprende: polimerizar olefina en un primer reactor para formar una primera poliolefina; transferir la primera poliolefina a un segundo reactor polimerizando la olefina en el segundo reactor para formar una segunda poliolefina; descargar un producto de poliolefina del segundo reactor, comprendiendo el producto de poliolefina la primera poliolefina y la segunda poliolefina; y operar el primer reactor con un sistema de alivio de presión del primer reactor y el segundo reactor con un sistema de alivio de presión del segundo reactor, ambos sistemas de alivio de presión configurados para descargar a un sistema de antorcha; en donde el sistema de fabricación de poliolefinas comprende un sistema instrumentado de alivio (RIS) configurado para dirigir al menos un enclavamiento del proceso que mitiga un escenario de exceso de reacción del primer reactor o del segundo reactor, o ambos, como un escenario de alivio de sobrepresión.

Ejemplo B

El método del ejemplo A, en donde el primer sistema de alivio de presión comprende un primer dispositivo de alivio de presión, y en donde el segundo sistema de alivio de presión comprende un segundo dispositivo de alivio de presión.

Ejemplo C

El método de los ejemplos A a B, en donde el primer dispositivo de alivio de presión comprende una primera válvula de alivio de presión, y en donde el segundo dispositivo de alivio de presión comprende una segunda válvula de alivio de presión.

Ejemplo D

El método de los ejemplos A a C, en donde el primer sistema de alivio de presión comprende una primera válvula de alivio de presión y un primer disco de ruptura, y en donde el segundo sistema de alivio de presión comprende una segunda válvula de alivio de presión y un segundo disco de ruptura.

Ejemplo E

El método de los ejemplos A a D, en donde la olefina comprende etileno, y en donde la primera y segunda poliolefinas comprenden polietileno.

Ejemplo F

El método de los ejemplos A a E, en donde al menos un enclavamiento del proceso comprende inyectar un inhibidor del catalizador en al menos el primer reactor o el segundo reactor.

Ejemplo G

El método de los ejemplos A a F, en donde al menos un enclavamiento del proceso comprende al menos uno de aislar una alimentación del primer reactor o aislar una alimentación del segundo reactor.

Ejemplo H

El método de los ejemplos A a G, en donde al menos un enclavamiento del proceso comprende al menos uno de cerrar una válvula de bloqueo en una alimentación al primer reactor o cerrar una válvula de bloqueo en una alimentación al segundo reactor.

Ejemplo I

El método de los ejemplos A a H, en donde al menos un enclavamiento del proceso comprende dos enclavamientos que comprenden un enclavamiento para inyectar un inhibidor del catalizador en al menos uno del primer reactor o el segundo reactor, y otro enclavamiento para cerrar una primera válvula de bloqueo en una primera alimentación al primer reactor y para cerrar una segunda válvula de bloqueo en una segunda alimentación al segundo reactor.

Ejemplo J

El método de los ejemplos A a I, en donde el primer reactor y el segundo reactor están configurados cada uno con una presión de trabajo máxima permitida (MAWP) que excede de la presión de alimentación máxima al primer reactor y al segundo reactor.

Ejemplo K

El método de los ejemplos A a J, en donde las bombas centrífugas que suministran alimentación al primer reactor y al segundo reactor están configuradas para suministrar una presión máxima inferior a la presión de trabajo máxima permitida (MAWP) del primer reactor y el segundo reactor.

Ejemplo L

El método de los ejemplos A a K, en donde el primer sistema de alivio de presión del reactor está configurado para descargar a través de una primera tubería de descarga a un cabezal de antorcha del sistema de antorcha, y el segundo sistema de alivio de presión del reactor está configurado para descargar a través de una segunda tubería de descarga al cabezal de la antorcha.

Ejemplo M

El método de los ejemplos A a L, en donde el sistema de alivio de presión del primer reactor está configurado para abrirse en respuesta a una presión del primer reactor que excede de una primera presión establecida, y en donde el sistema de alivio de presión del segundo reactor está configurado para abrirse en respuesta a una segunda presión del reactor que excede de una segunda presión establecida.

Ejemplo N

El método de los ejemplos A a M, que comprende al menos uno de abrir el primer sistema de alivio de presión del reactor en respuesta a una presión del primer reactor que excede de una primera presión establecida, o abrir el segundo sistema de alivio de presión en respuesta a una presión del segundo reactor que excede de una segunda presión establecida.

Ejemplo O

Un método para operar un sistema de fabricación de poliolefina, que comprende: polimerizar olefina en un primer reactor a partir de una primera poliolefina, teniendo el primer reactor un dispositivo de alivio de presión del primer reactor; transferir la primera poliolefina a un segundo reactor que tiene un segundo dispositivo de alivio de presión del reactor; polimerizar olefina en el segundo reactor para formar una segunda poliolefina; y descargar un producto de poliolefina del segundo reactor, comprendiendo el producto de poliolefina la primera poliolefina y la segunda poliolefina; en donde los dispositivos de alivio de presión del primer y segundo reactor están configurados para descargar a un sistema de separación configurado para recoger sólidos de poliolefina y descargar vapor a un sistema de antorcha.

Ejemplo P

El método del ejemplo O, en donde el sistema de separación está configurado para descargar el vapor a un cabezal de antorcha del sistema de antorcha.

Ejemplo Q

El método de los ejemplos O a P, en donde el sistema de separación comprende un recipiente.

Ejemplo R

El método de los ejemplos O a Q, en donde el sistema de separación comprende un ciclón.

Ejemplo S

Un sistema de producción de poliolefina que comprende: un primer reactor configurado para polimerizar olefina en una primera poliolefina y descargar la primera poliolefina a un segundo reactor; el segundo reactor configurado para polimerizar olefina en una segunda poliolefina y descargar una poliolefina producto que comprende la primera poliolefina y la segunda poliolefina; un sistema instrumentado de alivio (RIS) configurado para dirigir al menos un enclavamiento de proceso que mitigue un escenario de exceso de reacción del primer reactor y el segundo reactor como un escenario de alivio de sobrepresión; un primer dispositivo de alivio de presión dispuesto en el primer reactor y configurado para aliviar un sistema de antorcha; y un segundo dispositivo de alivio de presión dispuesto en el segundo reactor y configurado para aliviar el sistema de antorcha.

Ejemplo T

El sistema de producción de poliolefina del ejemplo S, en donde al menos un enclavamiento de proceso comprende un enclavamiento configurado para inyectar un inhibidor de catalizador en el primer reactor y en el segundo reactor, y un segundo enclavamiento configurado para cerrar una primera válvula de bloqueo en una primera alimentación al primer reactor y cerrar una segunda válvula de bloqueo en una segunda alimentación al segundo reactor.

Ejemplo U

El sistema de producción de poliolefina de los ejemplos S a T, en donde el primer reactor y el segundo reactor están configurados cada uno con una presión de trabajo máxima permitida (MAWP) que excede de la presión de alimentación máxima al primer reactor y el segundo reactor.

Ejemplo V

Un sistema de producción de poliolefina que comprende: un primer reactor configurado para polimerizar olefina en una primera poliolefina y descargar la primera poliolefina a un segundo reactor; el segundo reactor configurado para polimerizar olefina a una segunda poliolefina y descargar una poliolefina producto que comprende la primera poliolefina y la segunda poliolefina; un sistema instrumentado de alivio (RIS) configurado para dirigir al menos un enclavamiento de proceso que mitigue un escenario de exceso de reacción del primer reactor y el segundo reactor como un escenario de demanda de alivio de sobrepresión; una primera válvula de alivio de presión dispuesta en el primer reactor y configurada para aliviar a un sistema de separación; y una segunda válvula de alivio de presión dispuesta en el segundo reactor y configurada para aliviar el sistema de separación.

Ejemplo W

El sistema de producción de poliolefina del ejemplo V, en donde el sistema de separación está configurado para recoger sólidos de poliolefina.

Ejemplo X

El sistema de producción de poliolefina de los ejemplos V a W, en donde el sistema de separación está configurado para descargar vapor a un sistema de antorcha.

Ejemplo Y

El sistema de producción de poliolefinas de los ejemplos V a X, en donde el sistema de separación comprende un recipiente.

Ejemplo Z

El sistema de producción de poliolefinas de los ejemplos V a Y, en donde el sistema de separación comprende un ciclón.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para operar un sistema de fabricación de poliolefinas, que comprende:

polimerizar olefina en un primer reactor de suspensión de bucle que tiene una bomba de primer reactor para formar una primera poliolefina;

transferir la primera poliolefina a un segundo reactor de suspensión de bucle que tiene una bomba de segundo reactor, en donde la transferencia de la primera poliolefina desde el primer reactor de suspensión de bucle al segundo reactor de suspensión de bucle es una descarga continua y en donde la descarga continua está controlada por una caída de presión desde la bomba del primer reactor hasta la bomba del segundo reactor; polimerizar olefina en el segundo reactor de suspensión de bucle para formar una segunda poliolefina;

descargar un producto de poliolefina del segundo reactor de suspensión de bucle, comprendiendo el producto de poliolefina la primera poliolefina y la segunda poliolefina; y

operar el primer reactor de suspensión de bucle con un primer sistema de alivio de presión del reactor y el segundo reactor de suspensión de bucle con un segundo sistema de alivio de presión del reactor, ambos sistemas de alivio de presión configurados para descargar a un sistema de antorcha;

en donde el sistema de fabricación de poliolefinas comprende un sistema instrumentado de alivio (RIS) configurado para dirigir al menos un enclavamiento del proceso que mitigue un escenario de exceso de reacción del primer reactor de suspensión de bucle o del segundo reactor de suspensión de bucle, o ambos, como un escenario de alivio de sobrepresión.

2. El método de la reivindicación 1, en donde el primer sistema de alivio de presión comprende un primer dispositivo de alivio de presión, y en donde el segundo sistema de alivio de presión comprende un segundo dispositivo de alivio de presión, preferiblemente el primer dispositivo de alivio de presión comprende una primera válvula de alivio de presión, y en donde el segundo dispositivo de alivio de presión comprende una segunda válvula de alivio de presión.

3. El método de la reivindicación 1, en donde el primer sistema de alivio de presión comprende una primera válvula de alivio de presión y un primer disco de ruptura, y en donde el segundo sistema de alivio de presión comprende una segunda válvula de alivio de presión y un segundo disco de ruptura.

4. El método de la reivindicación 1, en donde la olefina comprende etileno, y en donde la primera y segunda poliolefina comprenden polietileno.

5. El método de la reivindicación 1, en donde al menos un enclavamiento del proceso comprende inyectar un inhibidor del catalizador en al menos el primer reactor de suspensión de bucle o en el segundo reactor de suspensión de bucle, o en donde al menos un enclavamiento del proceso comprende al menos uno de aislar una alimentación desde el primer reactor de suspensión de bucle o aislar una alimentación del segundo reactor de suspensión de bucle, o en donde al menos un enclavamiento del proceso comprende al menos uno de cerrar una válvula de bloqueo en una alimentación al primer reactor de suspensión de bucle o cerrar una válvula de bloqueo en una alimentación al segundo reactor de suspensión de bucle, o en donde al menos un enclavamiento del proceso comprende dos enclavamientos que comprenden un enclavamiento para inyectar un inhibidor de catalizador en al menos uno del primer reactor de suspensión de bucle o el segundo reactor de suspensión de bucle, y otro enclavamiento para cerrar una primera válvula de bloqueo en una primera alimentación al primer reactor de suspensión de bucle y para cerrar una segunda válvula de bloqueo en una segunda alimentación al segundo reactor de suspensión de bucle.

6. El método de la reivindicación 1, en donde el primer reactor de suspensión de bucle y el segundo reactor de suspensión de bucle están configurados cada uno con una presión de trabajo máxima permitida (MAWP) que excede de la presión de alimentación máxima al primer reactor de suspensión de bucle y al segundo reactor de suspensión de bucle.

7. El método de la reivindicación 1, en donde las bombas centrífugas que suministran alimentación al primer reactor de suspensión de bucle y al segundo reactor de suspensión de bucle están configuradas para suministrar una presión máxima inferior a la presión de trabajo máxima permitida (MAWP) del primer reactor de suspensión de bucle y el segundo reactor de suspensión de bucle, preferiblemente el primer sistema de alivio de presión del reactor está configurado para descargar a través de una primera tubería de descarga a un cabezal de antorcha del sistema de antorcha, y el segundo sistema de alivio de presión del reactor está configurado para descargar a través de una segunda tubería de descarga al cabezal de la antorcha.

8. El método de la reivindicación 1, en donde el sistema de alivio de presión del primer reactor está configurado para abrirse en respuesta a una presión del primer reactor que excede de una primera presión establecida, y en donde el sistema de alivio de presión del segundo reactor está configurado para abrirse en respuesta a una segunda presión del reactor que excede de una segunda presión establecida, o el método de la reivindicación I, que comprende al menos uno de abrir el primer sistema de alivio de presión del reactor en respuesta a una presión del primer reactor que excede de una primera presión establecida, o abrir el segundo sistema de alivio de presión en respuesta a una presión del segundo reactor que excede de una segunda presión establecida.

9. Un método de operar un sistema de fabricación de poliolefinas, que comprende:

polimerizar olefina en un primer reactor de suspensión de bucle para formar una primera poliolefina, teniendo el primer reactor de suspensión de bucle un dispositivo de alivio de presión del primer reactor y una bomba del primer reactor;

transferir la primera poliolefina a un segundo reactor de suspensión de bucle que tiene un dispositivo de alivio de presión del segundo reactor y una bomba del segundo reactor, en donde la transferencia de la primera poliolefina desde el primer reactor de suspensión de bucle al segundo reactor de suspensión de bucle es una descarga continua y en donde la descarga continua está controlada por una caída de presión desde la bomba del primer reactor hasta la bomba del segundo reactor;

polimerizar olefina en el segundo reactor de suspensión de bucle para formar una segunda poliolefina; y

descargar un producto de poliolefina del segundo reactor de suspensión de bucle, comprendiendo el producto de poliolefina la primera poliolefina y la segunda poliolefina;

en donde los dispositivos de alivio de presión del primer y segundo reactor están configurados para descargar a un sistema de separación configurado para recoger sólidos de poliolefina y descargar vapor a un sistema de antorcha; y

10. El método de la reivindicación 9, en donde el sistema de separación está configurado para descargar el vapor a un cabezal de antorcha del sistema de antorcha.

I I . El método de la reivindicación 9, en donde el sistema de separación comprende un recipiente, o en donde el sistema de separación comprende un ciclón.

12. Un sistema de producción de poliolefinas que comprende:

un primer reactor de suspensión de bucle que tiene una bomba de primer reactor y está configurado para polimerizar olefina en una primera poliolefina y descargar la primera poliolefina a un segundo reactor de suspensión de bucle que tiene una bomba de segundo reactor, en donde la descarga de la primera poliolefina al segundo reactor de suspensión de bucle es una descarga continua y en donde la descarga continua está controlada por una caída de presión desde la bomba del primer reactor hasta la bomba del segundo reactor;

el segundo reactor de suspensión de bucle está configurado para polimerizar olefina en una segunda poliolefina y descargar una poliolefina producto que comprende la primera poliolefina y la segunda poliolefina;

un sistema instrumentado de alivio (RIS) configurado para dirigir al menos un enclavamiento del proceso que mitigue un escenario de exceso de reacción del primer reactor de suspensión de bucle y del segundo reactor de suspensión de bucle como un escenario de alivio de sobrepresión;

un primer dispositivo de alivio de presión dispuesto en el primer reactor de suspensión de bucle y configurado para aliviar un sistema de antorcha; y

un segundo dispositivo de alivio de presión dispuesto en el segundo reactor de suspensión de bucle y configurado para aliviar el sistema de antorcha.

13. El sistema de producción de poliolefina de la reivindicación 12, en donde al menos un enclavamiento del proceso comprende un enclavamiento configurado para inyectar un inhibidor del catalizador en el primer reactor de suspensión de bucle y en el segundo reactor de suspensión de bucle, y un segundo enclavamiento configurado para cerrar una primera válvula de bloqueo en una primera alimentación al primer reactor de suspensión de bucle y para cerrar una segunda válvula de bloqueo en una segunda alimentación al segundo reactor de suspensión de bucle, o en donde el primer reactor de suspensión de bucle y el segundo reactor de suspensión de bucle están configurados cada uno con una presión de trabajo permitida máxima (MAWP) que excede de una presión de alimentación máxima al primer reactor de suspensión de bucle y al segundo reactor de suspensión de bucle.

14. Un sistema de producción de poliolefinas que comprende:

un primer reactor de suspensión de bucle que tiene una primera bomba de reactor y está configurado para polimerizar olefina en una primera poliolefina y descargar la primera poliolefina a un segundo reactor de suspensión de bucle que tiene una segunda bomba de reactor, en donde la descarga de la primera poliolefina al segundo reactor de suspensión de bucle es una descarga continua y en donde la descarga continua está controlada por una caída de presión desde la bomba del primer reactor hasta la bomba del segundo reactor;

un sistema instrumentado de alivio (RIS) configurado para dirigir al menos un enclavamiento del proceso que mitigue un escenario de exceso de reacción del primer reactor de suspensión de bucle o del segundo reactor de suspensión de bucle como un escenario de demanda de alivio de sobrepresión;

una primera válvula de alivio de presión dispuesta en el primer reactor de suspensión de bucle y configurada para aliviar un sistema de separación; y

una segunda válvula de alivio de presión dispuesta en el segundo reactor de suspensión de bucle y configurada para aliviar el sistema de separación.

15. El sistema de producción de poliolefinas de la reivindicación 14, en donde el sistema de separación está configurado para recoger sólidos de poliolefina, o en donde el sistema de separación está configurado para descargar vapor a un sistema de antorcha.

16. El sistema de producción de poliolefinas de la reivindicación 14, en donde el sistema de separación comprende un recipiente, o en donde el sistema de separación comprende un ciclón.