MX2007002216A

MX2007002216A - Procedimiento de poliolefina eficiente de energia.

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Publication number: MX2007002216A
Application number: MX2007002216A
Authority: MX
Inventors: David H Burns; Donald W Verser; John H Tait; John D Hottovy; James E Hein; Robert R Mcelvain; Richard Peacock; Dale A Zellers; Ralph W Romig; Carl W Fenderson; Scoot E Kufeld; Anurag Gupta
Original assignee: Chevron Phillips Chemical Co
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2007-05-04
Also published as: EP2289952B1; EP2289952A1; EP1791875B1; US20140024788A1; CA2579754A1; US8765884B2; CN102615734A; US20130056899A1; CN102615734B; EP2275454B1; EP1791875A1; US8017701B2; WO2006026493A1; US8569433B2; EP2275454A1; ES2416314T3; US9610558B2; US8303899B2; US20160101399A1; US9221920B2

Abstract

Un procedimiento de manufactura para producir poliolefina, que tiene un sistema de alimentacion, un sistema de reactor que incluye un reactor de polimerizacion, un sistema de recuperacion de diluyente/monomero, un sistema de fraccionamiento, y un sistema de extrusion/arrastre que tiene une extrusor. El procedimiento de manufactura esta configurado para consumir menos de alrededor de 445 kilowat-hora de electricidad por tonelada metrica de poliolefina producida.

Description

PROCEDIMIENTO DE POLIOLEFINA EFICIENTE DE ENERGÍA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere generalmente a la producción de poliolefina y, muy específicamente, a técnicas que incrementan la eficiencia de energía de los procedimientos de producción de poliolefina. Esta sección tiene la intención de presentar al lector los aspectos de la técnica que se pueden relacionar con los aspectos de la presente invención, que se describen y/o reclaman a continuación. Este análisis se cree que es muy útil para ofrecer al lector la información antecedente para facilitar un mejor entendimiento de los diversos aspectos de la presente invención. Por consiguiente, se debe entender que los enunciados serán aparentes, y no se consideran como admisiones de la técnica anterior.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Conforme las tecnologías químicas y petroquímicas han avanzado, los productos de estas tecnologías se han vuelto cada vez más prevalecientes en la sociedad. Particularmente como han avanzado las técnicas para unir simples bloques de construcción molecular en cadenas más largas (o polímeros), los productos de polímeros, típicamente en forma de varios plásticos, se han incorporado cada vez más en varios artículos cotidianos. Por ejemplo, los polímeros de poliolefina, tales como polietileno, polipropileno, y sus copolímeros, se utilizan en productos farmacéuticos y de menudeo, empaques de alimentos y bebidas, (tales como botellas de jugos y refresco), recipientes caseros ( tales como jugos y cajas), artículos domésticos (tales como aparatos domésticos, muebles, carpetas tapetes y juguetes), componentes para automóviles, tubos, conductos y varios productos industriales. Los tipos específicos de poliolefinas, tales como polietileno de alta densidad (HDPE) , tienen aplicaciones particulares en la manufactura de bienes moldeados por inyección y moldeados por soplado, tales como recipientes de alimentos y bebidas, películas, y tubos de plástico. Otros tipos de poliolefinas, tales como polietilenos de baja densidad (LDPE) , polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) , polipropileno isotáctico (iPP) , y polipropileno sindiotáctico (sPP) , también son adecuados para aplicaciones similares. Los requisitos mecánicos de la aplicación, también son adecuados para aplicaciones similares. Los requisitos mecánicos de la aplicación, tal como fuerza de tensión y densidad y/o requisitos químicos, tales como estabilidad térmica, peso molecular y capacidad de reacción o reactividad química, típicamente determinan el tipo de poliolefina que sea adecuado. Un beneficio de la construcción de poliolefinas, como se puede deducir de la lista de usos anteriores, es que generalmente es no reactivo con bienes o productos con los cuales se encuentra en contacto. Esto permite que se utilicen productos de poliolefina en contextos residenciales, comerciales, e industriales, incluyendo almacenamiento de alimentos y bebidas y transporte, componentes electrónicos para el consumidor, agricultura, navegación y construcción vehicular. La amplia variedad de usos industriales residenciales y comerciales para las poliolefinas se ha traducido en una gran demanda para poliolefinas sin procesar que pueden ser extraídas, inyectadas, sopladas o de alguna otra forma configuradas en un producto o componente final consumible. Para satisfacer esta demanda, existen varios procedimientos por los cuales se pueden polimerizar las olefinas para formar poliolefinas. Típicamente, estos procedimientos se desarrollan cerca de las instalaciones petroquímicas, que tienen fácil acceso a las moléculas de olefina de cadena corta (monómeros y comonómeros), tales como etileno, propileno, butano, penteno, hexeno, octeno, deceno, y otros bloques de construcción para polímeros de poliolefina muchos más largos, estos monómeros y comonómeros pueden ser polimerizados en un reactor de fase líquida y/o reactor de polimerización de fase gaseosa para formar un producto que comprende granulados sólidos de polímero (poliolefina, típicamente que se llaman borrilla o granulos) . La borrilla puede poseer una o más propiedades de interés de fusión, físicas, biológicas y/o mecánicas tales como densidad índice de fusión (MI), velocidad de flujo de fusión (MFR) , contenido de copolímero, contenido de comonómero, • módulo, y cristalinidad. Las condiciones de reacción dentro del reactor tales como, temperatura, presión, concentraciones químicas, velocidad de producción del polímero y así sucesivamente, pueden ser seleccionadas para lograr las propiedades de borrilla deseadas. Además de uno o más monómeros de olefina, se puede agregar al reactor un catalizador para facilitar la polimerización de los monómeros. Por ejemplo, el catalizador puede ser una partícula que se agrega mediante una corriente de alimentación del reactor y, una vez que se ha agregado, se suspende en el medio de fluido dentro del reactor. Un ejemplo de dicho catalizador es un óxido de cromo que contiene cromo hexavalente sobre un soporte de sílice. Además, se puede introducir en el reactor un diluyente. El diluyente puede ser un hidrocarburo inerte, tal como isobutano, propano, n-pentano, i-pentano, neopentano, y n-hexano, que es líquido en condiciones de reacción. Sin embargo, algunos procedimientos de polimerización podrían dejar de emplear un diluyente separado, tal como sucede en el caso de los ejemplos seleccionados de producción de polipropileno en donde el monómero de propileno por sí mismo, actúa como un diluyente . La descarga del reactor típicamente incluye la borrilla de polímero, así como otros componentes no poliméricos, tales como un monómero de olefina sin reaccionar (comonómero), diluyente y sucesivamente. En el caso de la producción de polietileno, los componentes que no son poliméricos, típicamente comprenden un diluyente principalmente, tal como isobutano, que tiene una pequeña cantidad de etileno sin reaccionar (por ejemplo 5% en peso) . Esta corriente de descarga por lo general se procesa, tal como un sistema de recuperación de diluyente/monómero, para separar los componentes no poliméricos de la borrilla de polímero. El diluyente recuperado, el monómero sin reaccionar, y otros componentes que no son poliméricos del sistema de recuperación, pueden ser tratados de alguna manera, como en el tratamiento por medio de lecho y/o sistema de fraccionamiento y finalmente pueden ser regresados como material de alimentación purificado tratado al reactor. Algunos de los componentes se pueden flamear, o se pueden regresar al proveedor como una planta de manufactura de olefina o refinería de petróleo. En cuanto al polímero recuperado (sólidos), el polímero puede ser tratado para desactivar el catalizador residual, remover hidrocarburos arrastrados, secar el polímero, y formar en pellas el polímero en un extrusor y así sucesivamente, antes que el polímero se envíe al cliente. El negocio competitivo de la producción de poliolefina continuamente impulsa a los fabricantes a mejorar sus procedimientos para poder reducir los costos de producción. En una industria en donde se producen miles de millones de kilos de producto de poliolefina, hay pequeñas mejoras incrementadas por ejemplo, en la actividad del catalizador, en el rendimiento del monómero, en la eficiencia de energía, en la recuperación del diluyente, y así sucesivamente, y pueden generar ahorros en costos significativos en la manufactura de poliolefinas. Afortunadamente, los avances tecnológicos en los últimos años en las materias primas, en diseño de equipos, y en operaciones, y similares, han ofrecido grandes ventajas para poder reducir el capital, los costos operativos y fijos de los sistemas de manufactura de poliolefinas. Por ejemplo, se ha producido una investigación de catalizadores con valores de actividad que son del orden de magnitudes de aquéllas de dos a tres décadas atrás, dando como resultado una reducción significativa en la cantidad de catalizador consumido por kilo de polímero producido y también reduciendo la cantidad de procesamiento corriente abajo (y el equipo) utilizado para desactivar y/o eliminar un catalizador residual en el producto polimérico. Además, los avances en diseño de equipos y operaciones han aumentado la recuperación del diluyente; así que se utiliza menos configuración o productos del diluyente. Los avances tecnológicos también han mejorado el rendimiento de monómeros, que es una medida de conversión de monómeros, tal como etileno o propileno, a un polímero o poliolefina, tal como polietileno o polipropileno. Adicionalmente, también se han incrementado avances en eficiencia en cuanto a energía en la manufactura de poliolefinas. En general, la producción de poliolefinas es un procedimiento que consume mucha energía, electricidad, vapor, gas combustible y sucesivamente. Una forma muy común de medir el consumo de energía para una tecnología determinada o procedimiento de manufactura es en unidades de energía por masa de poliolefina producida. En una planta de polietileno típica, el consumo eléctrico puede ser de 460 Kilowat/hora por tonelada métrica de polietileno (kWH/tonelada PE) y más altos. Con el vapor, el consumo puede ser mayor de 8 kg por tonelada métrica de polietileno (kg/tonelada PE) (y un equivalente de 320 Kwh. /tonelada PE). De igual forma, el consumo de gas combustible para una planta típica de poliolefina, tal como una planta de polietileno, puede ser de 8 kg/tonelada o más. Una vez más, dicho consumo de energía generalmente contribuye al costo significativo de la producción de poliolefinas, así como a productos descendentes construidos de poliolefinas y distribuidos al consumidor. Una variedad de equipo y operaciones dentro de un procedimiento de manufactura de poliolefinas puede consumir mucha energía. Es notable que los consumidores de electricidad dentro de una planta de poliolefina, por ejemplo, puedan incluir las bombas que circulan la mezcla de reacción liquida en los reactores de polimerización (por ejemplo reactores de suspensión de bucle), las bombas que circulan el medio de enfriamiento (por ejemplo agua tratada) a través de las camisas del reactor de polimerización, los compresores que presurizan y retornan el diluyente reciclado (y/o monómero) al reactor de polimerización, los secadores que se utilizan para transportar pelusas y pellas, y los extrusores que convierten la borrilla de poliolefina a pellas de poliolefina. Los usuarios significativos de vapor en una planta típica de poliolefina pueden incluir calentadores que evaporizan liquido en el efluente del reactor de polimerización y columnas de fraccionamiento que procesan el diluyenté y/o monómero recuperado. Los consumidores relativamente grandes de gas combustible, pueden incluir procesos de activación (que pueden utilizar alto calor) en el catalizador de polimerización, y operaciones que mantienen un contenido adecuado de combustible en el tubo quemador de la planta (el material de alimentación a la antorcha). En general, se requiere mucha energía para polimerizar el monómero y comonómero a borrilla de poliolefina, para procesar el efluente procesado del reactor, y convertir la borrilla de poliolefina en pellas.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN A continuación se describirán una o más modalidades específicas de la presente invención. En un esfuerzo por ofrecer una descripción concisa a estas modalidades, no todas las funciones de una instrumentación real se describen en la especificación. Se deberá apreciar que en el desarrollo de dicha instrumentación real, como en cualquier proyecto de ingeniería o de diseño, se deben tomar numerosas decisiones específicas en cuanto a la instrumentación, para lograr las metas específicas de los desarrolladores, tal como el cumplimiento con las restricciones relacionadas comerciales, relacionadas con el sistema, que pueden variar de una instrumentación a otra. Además, se deberá apreciar que dicho esfuerzo de desarrollo puede ser complejo y podrá llevarse mucho tiempo, pero sin embargo, podrá ser una decisión de rutina de diseño, fabricación y manufactura, para aquellos expertos en la técnica que tengan el beneficio de esta descripción. Estas técnicas incrementan la eficiencia de energía en la manufactura de poliolefina, tal como polietileno o polipropileno. Se pueden lograr dichas reducciones en los requisitos de energía, por ejemplo, reduciendo los pasos de procesamiento, eliminando equipo y utilizando otras técnicas para mejorar la eficiencia. Como se analizó durante toda esta descripción, ejemplos de técnicas que puedan mejorar la eficiencia de energía incluyen la reducción en el fraccionamiento y compresión del diluyente de reciclado y otros componentes, la combinación de recipientes en usos dobles, y así sucesivamente. Generalmente, dicha reducción de energía se requiere para producir kilos de poliolefina, y es muy benéfico para las instalaciones de producción en todo el mundo, cuyos beneficios incrementados en parte del mundo donde la energía es relativamente costosa. Para facilitar el análisis de estas técnicas, se presenta la descripción en secciones. La sección I presenta ejemplos de técnicas eficientes de energía en el proceso de manufactura de poliolefinas. La sección II ofrece un panorama general de un proceso ejemplar de proceso de producción de poliolefina. La sección III analiza el sistema de alimentación para el reactor de polimerización. La sección IV analiza el sistema del reactor de polimerización. La sección V analiza la cisterna o tanque de recuperación de diluyente/monómero que puede recuperar diluyente y monómero sin reaccionar desde el efluente que se descarga del reactor de polimerización. La sección VI se enfoca en el enfriamiento del reactor de polimerización. La sección VII analiza el uso de aspas guía en la bomba de circulación del reactor para mejorar la eficiencia de bombeo y para incrementar la velocidad de producción de poliolefina. La sección VIII analiza la instrumentación de una descarga continua para la descarga del reactor de polimerización. La sección IX analiza un sistema de fraccionamiento ejemplar que puede procesar una amplia porción del diluyente reciclado, o que puede tratar solamente una pequeña porción para tener disponible un diluyente libre de olefina que se utiliza en la preparación de catalizador. La sección X analiza el sistema de extrusión/arrastre que convierte las partículas de poliolefinas sin procesar en pellas (granulos de poliolefina) para su distribución al consumidor. Finalmente, la sección XI resume las técnicas eficientes en cuanto a energía ejemplares. Se deberá notar que los ejemplos de estas técnicas que ofrecen la reducción en el consumo de energía en la producción de poliolefina, se analizan durante toda la descripción. Además, durante toda esta descripción a veces se puede enfocar a la producción de polietileno y su copolímero, las técnicas descritas ofrecen otros beneficios de absorción de costos en la eficiencia de energía incrementada y en la producción de otras poliolefinas tales como polipropileno, poli butileno, y así sucesivamente. Finalmente, será aparente que varias técnicas se podrán instrumentar en una multiplicidad de combinaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las ventajas de la invención podrán ser aparentes a la lectura de la siguiente descripción detallada y con referencia a las figuras en donde: La figura 1 es un diagrama de flujo en bloques que describe un sistema ejemplar de manufactura de poliolefinas para producir poliolefinas de acuerdo con una modalidad de la presente técnica; La figura 2 es un diagrama de flujo de proceso de un sistema ejemplar de alimentación del sistema de manufactura de poliolefina de la figura 1, de acuerdo con la modalidad de la presente técnica. La figura 3 es un diagrama de flujo del procedimiento de un circuito de regeneración de tratamiento ejemplar de acuerdo con la modalidad de la presente técnica. La figura 4 es un diagrama en bloques de un método ejemplar para regenerar un aparato de tratamiento de acuerdo una modalidad de la presente técnica. La figura 5 es un diagrama de flujo de proceso de un sistema de preparación de catalizador ejemplar del sistema de alimentación de la figura 2 de acuerdo con una modalidad de la presente técnica. La figura 6 es un diagrama de flujo de proceso de un sistema de activación de catalizador ejemplar de acuerdo con una modalidad de la presente técnica; La figura 7 es un diagrama de flujo de proceso de un sistema de reactor ejemplar y un sistema de recuperación de diluyente/monómero del sistema de manufactura de poliolefina de la figura 1 de acuerdo con una modalidad de la siguiente técnica.

La figura 8 es una representación de diagrama del reactor ejemplar de polimerización de la figura 7, que muestra el flujo del medio de enfriamiento a través de las camisas del reactor de acuerdo con una modalidad de la presente técnica. La figura 9 es un diagrama de flujo de proceso de un sistema de enfriamiento ejemplar utilizado en el control de temperatura del reactor de polimerización de la figura 8, de acuerdo con una modalidad de la presente técnica. La figura 10 es una representación del diagrama de una descarga de purga continua ejemplar del reactor de polimerización de la figura 7, de acuerdo con una modalidad de la presente técnica. La figura 11 es una sección transversal a lo largo de la línea 11-11 de la figura 10 que muestra una disposición de válvula hidráulica en el ensamble de descarga purga continua de acuerdo con una modalidad de la presente técnica; La figura 12 es una representación del diagrama de una ubicación tangencial para el ensamble de purga continua de acuerdo con una modalidad de la presente técnica .

La figura 13 es un diagrama de flujo de proceso del sistema de fraccionamiento de la figura 1, de acuerdo con una modalidad de la presente técnica. La figura 14 es un diagrama de flujo de proceso del sistema de extrusión/arrastre de la figura 1, con una modalidad de la presente técnica.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN I. Introducción a los ejemplos de técnicas eficientes de energía. Estas técnicas ofrecen una eficiencia de energía incrementada en un amplio rango de operaciones en el procedimiento de manufactura de poliolefinas. Dicha operación incluye, por ejemplo, el sistema de alimentación del reactor, el sistema del reactor, el sistema de recuperación de diluyente/monómero, el sistema de fraccionamiento, y el sistema de extrusión/arrastre. Estas técnicas de ahorro de energía se presentan en esta sección y se analizan con detalle en otras secciones a continuación.

A) Sistema de alimentación del reactor de polimerización.

En el sistema de alimentación del reactor de polimerización, por ejemplo, un medidor de flujo de masa, en lugar de un medidor de placa de orificio convencional, se utiliza para medir el flujo del monómero, eliminando el precalentamiento del monómero. Además, se puede emplear un activador mayor de catalizador reduciendo la cantidad de gas combustible consumida para activar la alimentación del catalizador de polimerización al reactor. Adicionalmente, se pueden retirar el número de purificadores que eliminan los puntos tóxicos del catalizador de las corrientes de alimentación del reactor, que se pueden reducir, ofreciendo una regeneración más eficiente de los purificadores . Además, una técnica mejorada para regenerar los purificadores reduce la cantidad de componentes inertes (por ejemplo nitrógeno) descargados a la cabeza de expansión gradual o antorcha. Como resultado, se inyecta menos gas combustible (por ejemplo gas natural dentro del cabezal para mantener un contenido apropiado de combustible de la alimentación a la antorcha.

B) Sistema del reactor de polimerización. En el sistema del reactor en sí, se descarga una purga continua (CTO) de la suspensión de poliolefina desde el reactor de polimerización, en lugar de la descarga intermitente convencional que emplea puntales de ajuste, que permite que el reactor opere con una concentración más elevada de materiales sólidos. Una mayor concentración de poliolefina en el reactor puede soportar una velocidad de producción mayor de la poliolefina. En general, los incrementos pueden reducir el consumo normalizado de energía, en parte, distribuyendo los costos de energía fijos sobre más kilos de poliolefinas producidas. Otro beneficio de la descarga de CTTO es que se pueden retirar más partículas finas de poliolefina (partículas relativamente pequeñas) o "materiales finos" del reactor que con una configuración convencional de puntales de ajuste. Además, con menos área de superficie de partículas en el reactor, la mezcla de fluidos opera a una circulación de facilitación de viscosidad menor de los contenidos del reactor y reduciendo los contenidos de caballos de fuerza de la bomba de circulación del reactor. Además, se pueden lograr mayores velocidades de producción, por ejemplo con 2-3 CTO's en operación normal para un solo reactor, con 1-2 CTO's en tiempo de espera. Además, cada CTO puede tener un calentador de línea de evaporización dedicado. Además, con la configuración convencional de puntal de ajuste, se podrían utilizar tantos como 12-14 en la operación para obtener las mismas velocidades de producción, con cada puntal de ajuste teniendo un calentador de línea evaporador dedicado. Por lo tanto, con el CTO's, se dan mayores velocidades de producción de la poliolefina pero con un uso menor de vapor. Adicionalmente, un reactor de fase liquida, tal como un reactor de suspensión de bucle, se puede construir de un material (aluminio de alta resistencia) que tiene una resistencia mayor y/o conductividad térmica mayor que los materiales de aluminio tradicionalmente utilizados en la fabricación del reactor de suspensión de bucle. Dichos materiales de alta resistencia más nuevos pueden proveer paredes mejoradas del reactor más delgado, una transferencia térmica incrementada a través de las paredes, y un mayor diámetro del reactor de bucle, permitiendo una velocidad más elevada de producción de poliolefinas. De hecho, otro ejemplo en el sistema del reactor es el uso de aspas guía en la bomba de circulación del reactor, proveyendo una eficiencia incrementada de bombeo (consumo eléctrico reducido) y una velocidad incrementada de producción de poliolefinas. Finalmente, otro ejemplo es una técnica que especifica un mayor incremento en la temperatura (por ejemplo, de los -12.2 ° C tradicionales a los presentes -9.4- 7.2 °C y más elevado, del refrigerante que fluye de las camisas del reactor. Dicha diferencia de temperatura incrementada entre el suministro de enfriamiento y el retorno imparte sustancialmente la misma capacidad de remoción térmica pero a velocidades de flujo menores del refrigerante. Por lo tanto, la bomba de circulación del refrigerante se puede configurar de un tamaño menor, requiriendo menos caballos de fuerza. C) Sistema de recuperación del diluyente/monómero . En el sistema de recuperación de diluyente/monómero que procesa el efluente descargado del reactor de polimerización, se pueden lograr ahorros en la electricidad eliminando la evaporización de baja presión del diluyente y la compresión asociada de reciclamiento. Se pueden adquirir ahorros adicionales eliminando la columna de purga que elimina el hidrocarburo residual de las partículas de borrilla (soporte) de poliolefina. La operación de remoción del hidrocarburo se puede desarrollar en su lugar a un tanque de alimentación extrusor corriente abajo en el sistema de extrusión/arrastre. Esta mejora permite la utilización de la presión de proceso en una cámara de separación corriente arriba, en lugar de un sistema de transporte del secador que consume electricidad, para transportar las partículas de poliolefina, al tanque de alimentación del extrusor. La mejora también provee partículas de borrilla de poliolefina más calientes, que se alimentan al extrusor corriente abajo. Reduciendo así la carga de energía en el extrusor.

D) Sistema de extrusión/arrastre Además, el número de silos de borrilla de poliolefina intermedios entre el sistema de recuperación de diluyente/monómero y el sistema de extrusión/arrastre se puede reducir el número por medio, en parte de una operación mejorada del reactor de polimerización corriente arriba y el extrusor corriente abajo. Dicha reducción en silos o en contenedores de almacenamiento puede reducir el número de secadores asociados y su consumo eléctrico. En el sistema de extrusión/arrastre se puede ahorrar electricidad mediante el uso de una bomba de agua de pellas para transportar pellas de poliolefinas descargadas desde el extrusor/peletizador a los silos de pellas en lugar del paquete de transporte del secador convencional. En su lugar, el requisito de caballos de fuerza para la bomba de agua de pellas típicamente es de la orden de una magnitud menor que el del secador del transportador neumático.

E) Sistema de fraccionamiento En el sistema de fraccionamiento que procesa el monómero y el diluyente sin reaccionar recuperados del reactor de polimerización y el sistema de recuperación del diluyente/monómero, se puede reducir la utilización de vapor hasta un 90%. Dicha reducción se puede soportar por medio de reciclamiento directo de diluyente y monómero al reactor de polimerización y se puede desviar por medio del sistema de fraccionamiento, permitiendo así más pequeñas columnas de fraccionamiento e intercambiadores térmicos del evaporador de vapor asociados.

F) Representación de los resultados ejemplares La tabla 1 a continuación, muestra un ejemplo de la eficiencia en cuanto a la energía mejorada con una instrumentación de modalidades de algunas de las técnicas presentes. En la tabla 1, se dan datos de consumo de energía representativos para una tecnología de proceso de polietileno ejemplar utilizando un reactor de suspensión de bucle, un extrusor de tornillo doble, y el quipo asociado típico. Las cifras de consumo de electricidad se dan en kilowatts/hora de electricidad consumida por tonelada métrica de polietileno producido. Las figuras de consumo para el vapor se dan en kilogramos de vapor consumidos por tonelada métrica de polietileno producido. Finalmente, el consumo de gas combustible se da en kilogramos de gas combustible consumida por tonelada métrica de polietileno producido. TABLA 1 Comparación de Consumo de energía 1 -Ejemplo determinado Agosto 2004; 2- Ejemplo determinado Agosto 2005 Un número de consumo de energía en general ejemplar que se basa en la combinación de electricidad, vapor y gas combustible es 445 Kw. -h/tonelada basados en el primer ejemplo mejorado. El vapor (por ejemplo, 11.37 barias de consumo se puede expresar como 144 Kg./m x 900 Btu/kg x kg/0.454 kg x 0.000293 kw-hr/Btu=84 kw-h/m. El consumo de gas combustible (basado en un contenido de combustible de aproximadamente 0.2930 kwt/hr por pie cúbico estándar) es 2.8 kg/m x 1000 Btu/scf. X 359 scf/lb-moles x lb-moles/18 lbs.x lb/0.454 kg . X 0.000293 kw-hr/Btu=36 kw-h/m. Por lo tanto, el consumo de energía combinada es 325+84+36=445 kw-h/m. De manera similar, para el segundo ejemplo mejorado, el consumo de vapor es 86 kw-h/m y el consumo de gas combustible es 84 kw-h/m. Por lo tanto, para el segundo ejemplo mejorado, el consumo de energía combinado basado en la electricidad, vapor y gas combustible es 350+86+84=520 kw-h/m. Por lo tanto, por ejemplo dos, el componente de electricidad es 2/3 del consumo de energía y el vapor y el gas combustible son aproximadamente 1/6 del consumo de energía. El promedio total de energía de los dos ejemplos es aproximadamente 483 kw-h/m. Finalmente se debe notar, tal como se describe en la tabla 2 a continuación, que estas técnicas proveen la utilización reducida de nitrógeno y diluyente (por ejemplo, isobutano). De hecho, estas técnicas de ahorro de energía ofrecen significativos ahorros en el consumo de nitrógeno y diluyente. Por ejemplo, con menos bucles de transportación neumática para la borrilla y pellas, se utiliza menos nitrógeno y se pierde. Otro ejemplo es con la mayoría de diluyente recuperado desviándose al sistema de fraccionamiento mediante un reciclamiento "directo" al reactor de polimerización, menos diluyente se pierde. Las cifras de consumo ejemplares para nitrógeno y diluyente en el cuadro 2 se dan en metros cúbicos normales de pérdida de nitrógeno por tonelada métrica de poliolefina producida, y el kilogramo de diluyente de isobutano de pérdida por tonelada métrica de poliolefina producida respectivamente.

TABLA II Pérdidas de Nitrógeno y diluyente II. Proceso de producción de poliolefina- panorama general. La producción de poliolefina (los) reactor (es) de polimerización, que polimerizan monómero en poliolefina, y el/los extrusor (es) que convierten la poliolefina en pellas de poliolefina, típicamente son operaciones continuas. Sin embargo, se pueden emplear una variedad de sistemas tanto continuos como por lotes a través del proceso de poliolefina. Una capacidad nominal ejemplar para una planta de poliolefina típica es de aproximadamente 280 a 380 mil kilos de poliolefina producidas por año. Las velocidades de diseño por hora ejemplares son de aproximadamente de 38,355 a 40,823 kilos de poliolefina polimerizada por hora y 40,823 a 43,001 kilos de poliolefina extraída por hora. Una vez más, en general, por los incrementos en la capacidad de producción pueden disminuir el consumo eléctrico en Kilowat-hora (Kw.-h) por kilo de poliolefina.

Volviendo ahora a los dibujos, refiriéndose inicialmente a la figura 1, un diagrama en bloques describe un proceso de manufactura ejemplar 10 para producir poliolefina, tal como homopolímero de polietileno, homopolímero de propileno, y/o sus copolímeros J Varios proveedores 12 pueden proveer materiales de alimentación del reactor 14 al sistema de manufactura 10 mediante tuberías, camiones, cilindros, tambores, y así sucesivamente. Los proveedores 12 se pueden comprender instalaciones fuera de sitio y/o en sitio, incluyendo plantas de olefina, refinería, plantas catalizadoras y similares. Ejemplos de posibles materiales de alimentación 14 incluyen monómeros y comonómeros de olefina (tal como etileno, propileno, butano, hexeno, octeno y deceno) diluyentes (tales como propano, isobutano, n-hexano, n-heptano) , agentes de transferencia en cadena (tales como hidrógeno) , catalizadores (tales como catalizadores Ziegler, catalizadores Ziegler-Natta, catalizadores de cromo y catalizadores de metaloceno) , catalizadores (tal como trietilaluminio, alquilo, trietilboro, y metilaluminoxano) y otros aditivos. En el caso de monómero de etileno, se pueden suministrar materiales de alimentación de etileno ejemplares mediante tuberías aproximadamente 56-101.5 kg/cm2 de calibre a 7.22-18.33°C. Los materiales de alimentación de hidrogeno ejemplares también peden ser suministrados mediante tuberías, pero aproximadamente 63-70 kg/cm2 a 32.22-43.33°C. Por supuesto, puede existir una variedad de condiciones de suministro para el etileno, hidrogeno y otros materiales de alimentación 14.

A) Sistema de alimentación. Los proveedores 12 típicamente proveen materiales de alimentación 14 a un sistema de alimentación del reactor 16, en donde se pueden alimentar materiales de alimentación 14, tales como almacenamiento de monómero y tanques de alimentación, recipientes de diluyentes, tanques de catalizador, cilindros y tanques de cocatalizador, y así sucesivamente. En el sistema 16, los materiales de alimentación 14 pueden ser tratados o procesados previos a su introducción como alimentación 18 dentro de los reactores de polimerización. Por ejemplo, los materiales de alimentación 14, tales como monómero, comonómero, y diluyente, se pueden enviar a través de perlas de tratamiento (por ejemplo perlas de sedazo molecular, empaquetamiento de aluminio, etc.) para remover tóxicos de catalizador. Dichos tóxicos de catalizador pueden incluir, por ejemplo agua, oxigeno, un óxido carbono, dióxido de carbono y compuestos orgánicos que contengan azufre, oxigeno o halógenos. El monómero y los comonómeros de olefina pueden ser líquidos, gaseosos o un fluido súper critico que dependa del tipo de reactor que se está alimentando. Además, se debe notar que típicamente solo una pequeña cantidad relativamente del diluyente constituido fresco se puede introducir como material de la alimentación 14 si se utiliza como con una mayoría del material de alimentación diluyente al reactor de polimerización de efluente del reactor. Además, hay técnicas mejoradas para regenerar el lecho de tratamiento tal como se explica a continuación, reducir la cantidad de componentes inertes (por ejemplo nitrógenos) colocados en el tubo quemador y por lo tanto reducir la cantidad de gas combustible consumido por la antorcha. El sistema de alimentación 16 puede preparar o acondicionar otros materiales de alimentación 14, tales como catalizadores, para la adición de los reactores de polimerización. Por ejemplo, un catalizador puede estar activado y después mezclado con diluyente (por ejemplo isobutano o hexano) o aceite mineral en tanques de preparación de catalizador. En el área de catalizador del proceso de manufactura 10, un ejemplo de eficiencia de energía incrementado, tal como se analiza a continuación es el uso de un activador de catalizador más grande que consume menos gas combustible que el activador tradicionalmente configurado. Además, el activador más grande puede desplazar dos o más activadores más pequeños. Además, el sistema de alimentación 16 típicamente provee la medición y control de la velocidad de adición de los materiales de alimentación 14 dentro del reactor de polimerización, para mantener la estabilidad del reactor deseadas y/o lograr las propiedades deseadas de poliolefina o la velocidad de producción. De hecho, en otro ejemplo de eficiencia de energía incrementada, que también se analiza a continuación, se utiliza una técnica mejorada para medir el monómero (por ejemplo etileno) cuyo flujo entra al reactor de polimerización y consume menos energía. En lugar de un medidor de orificio de flujo tradicional que mide la presión diferencial a lo largo de una placa de orificios y que generalmente requiere vapor (o materiales condensados de vapor) precalentando el monómero para una medición precisa, se puede utilizar un medidor de masa (por ejemplo un medidor Coriolis por MicroMotion, Inc. de Boulder, Colorado.) para medir el flujo de etileno. Los medidores de masa típicamente no requieren precalentamiento del monómero de etileno y por lo tanto ahorran energía, comparado con el medidor de orificio de flujo tradicional. Además, en operación, el sistema de alimentación 16 también puede almacenar, tratar y medir el efluente del reactor recuperado para reciclarlo al reactor. De hecho, las operaciones en el sistema de alimentación 16 generalmente reciben tanto material de alimentación 14, como corriente hacia efluentes del reactor recuperados. En total, los materiales de alimentación 14 y el efluente del reactor recuperado se procesan en el sistema de alimentación 16 y se alimentan como corrientes de alimentación 18 (por ejemplo, corrientes de monómero, comonómetro, diluyente, catalizadores, co-catalizadores, hidrógeno, aditivos, o combinaciones de los mismos) al sistema del reactor 20.

B) Sistema del reactor El sistema del reactor 20 puede comprender uno o más recipientes del reactor, tales como reactores de fase líquida o de fase gaseosa. El sistema del reactor 20 también puede comprender una combinación de reactores de fase líquida y gaseosa. Si múltiples reactores comprenden el sistema del reactor 20, los reactores se pueden disponer en series, en paralelo, o en cualquier otra combinación o configuración adecuada. En los recipientes de reactor de polimerización, uno o más monómeros de olefina se polimerizan para formar un producto que comprende partículas de polímero, típicamente denominadas borrilla o granulos. La borrilla puede poseer una o más propiedades de interés de fusión, físicas, biológicas y/o mecánicas, tales como densidad, índice de fusión (MI) velocidad de flujo (caudal) de fusión (MFR) , contenido de copolímero o comonómero, módulos y cristalinidad. Las condiciones de reacción, tales como temperatura, presión, velocidad de flujo, agitación mecánica, descarga del producto, concentraciones de componente, la velocidad de producción del polímero y así sucesivamente, pueden ser seleccionados para lograr las propiedades de borrilla deseadas. Ejemplos de eficiencia, energía incrementada mediante el consumo eléctrico reducido en el sistema de reactor 20, como se presentan a continuación, se proveen por técnicas mejoradas para enfriar y descargar la mezcla de polimerización en el reactor. Además de uno o más monómeros de olefina, un catalizador que facilita la polimerización del monómero se agrega típicamente al reactor. El catalizador puede ser una partícula suspendida en el medio de fluidos dentro del reactor. En general, también se podrán utilizar los catalizadores Ziegler, los catalizadores Ziegler-Natta, los metalocenos, y otros catalizadores muy conocidos de poliolefina, así como co-catalizadores. Un ejemplo de dicho catalizador es un catalizador de óxido de cromo que contiene cromo hexavalente en un soporte de sílice.

Además, el diluyente puede ser alimentado dentro del reactor, típicamente en un reactor de fase líquida. El diluyente puede ser un hidrocarburo inerte que es líquido en condiciones de reacción, tal como isobutano, propano, n-pentano, i-pentano, neopentano, n-hexano, ciciohexano, ciclopentano, metilciclopentano, etilciclohexano, y similares. El propósito del diluyente es generalmente suspender las partículas del catalizador y polímero dentro del reactor. Ciertos procesos de polimerización pueden no emplear un diluyente separado, tal como en el caso de la producción de polipropileno seleccionado en donde el monómero de propileno en sí puede actuar como el diluyente. Un dispositivo motriz puede estar presente dentro del reactor en el sistema del reactor 20 por ejemplo, dentro de un reactor de fase líquida, tal como un reactor de suspensión en bucle, un impulsor puede crear una zona de mezclado turbulenta dentro del medio de fluido. El impulsor puede ser actuado por un motor para propulsar el medio de fluido, así como cualquier catalizador de borrilla de poliolefina, u otros materiales en partículas sólidos suspendidas dentro del medio de fluido; a través del bucle cerrado del reactor. De manera similar, dentro de un reactor de fase gaseosa, dicho reactor de lecho fluidizado o reactor de flujo de tapón, se pueden utilizar una o más paletas o agitadores para mezclar las partículas sólidas dentro del reactor. Un ejemplo de una técnica para ahorrar energía, es la aplicación de una fuerza motriz al medio de fluido en el reactor de suspensión de bucle mediante una sola bomba más grande en lugar de dos bombas más pequeñas (en serie) ahorrando así costos eléctricos.

C) Recuperación del diluyente/monómero, tratamiento y reciclado La descarga 22 de los reactores dentro del sistema 20 pueden incluir la borrilla de polímero así como componentes que no son de polímero, tal como un diluyente, monómero/comonómero sin reaccionar y un catalizador residual. La descarga 22 se puede procesar posteriormente, tal como un sistema de recuperación de diluyente/monómero 24, para separar componentes que no son de polímero 26 (por ejemplo, diluyente y monómero sin reaccionar) de la borrilla de polímero 28. En el sistema de recuperación de diluyente/monómero 24, los incrementos en la eficiencia de energía se han logrado reduciendo el consumo de energía eliminando pasos de procesamiento, así como con la eliminación de una cámara de recuperación de baja presión y el monómero/diluyente así como la compresión de reciclado asociada.

Con o sin la cámara de baja presión, se pueden procesar adicionalmente los componentes que no son de polímero recuperados sin tratar 26, tal como el sistema de fraccionamiento 30, para eliminar componentes ligeros y pesados indeseables. Las corrientes del producto fraccionado 32 se pueden retornar entonces al sistema de reactor 20, mediante el sistema de alimentación 16. Por otro lado, los componentes que no son de polímero 26, pueden reciclarse más directamente al sistema de alimentación 16 (tal como se indica por el número de referencia 34), desviando el sistema de fraccionamiento 30, y evitando por lo tanto el consumo de energía del sistema de fraccionamiento 30. De hecho, en ciertas modalidades, hasta el 80-95% del diluyente descargado del reactor, se desvía al sistema de fraccionamiento en ruta al reactor de polimerización. Como resultado, el tamaño de las columnas de fraccionamiento y consumo asociado de vapor en el sistema de fraccionamiento corriente abajo 30, se pueden reducir hasta un 70-90%. En cuanto a la borrilla 28, además se puede procesar dentro del sistema de recuperación 24 y en el sistema de extrusión/arrastre 36, para prepararlo para su envío, típicamente como pellas 38, a los clientes 40. Aunque no se ilustran, los granulos de polímero intermedio en el sistema de recuperación 24 y típicamente conteniendo un catalizador residual activo se pueden retornar al sistema de reactor 20 para su polimerización adicional, tal como en un tipo diferente de reactor o bajo condiciones diferentes de reacción. La polimerización y las porciones de recuperación del diluyente del proceso de manufactura de poliolefina 10 se pueden denominar como el extremo "húmedo" 42 o lado "de reacción" del proceso 10, y la extrusión/arrastre 36 cuya porción es del proceso de poliolefina 10, se puede llamar el extremo "seco" 44 o el extremo de "acabado" del proceso de poliolefina 10. Las técnicas ejemplares dirigidas hacia el incremento de eficiencia en la energía pueden incluir la utilización de una presión de proceso, en lugar de una fuerza motriz eléctrica/mecánica (por ejemplo, un secador de aire o compresor) , para transportar o dirigir la borrilla de polímero 28 desde el sistema de recuperación 24 al sistema de extrusión/arrastre 36. Las técnicas mejoradas también pueden incluir la operación del sistema de reactor 20 para proveer un acoplamiento más directo en operación del sistema de reactor 20 y el sistema de recuperación 24 al sistema extrusor/de arrastre 36. Dicho acoplamiento operativo directo o "cerrado" puede reducir la necesidad de un tiempo de residencia de proceso de la borrilla 28. Por lo tanto, se puede reducir el número de recipientes de almacenamiento de borrilla intermedios (por ejemplo silos) y los sistemas asociados del secador/compresor y el consumo eléctrico.

D) Sistema de extrusión/arrastre En los sistemas de extrusión/arrastre 36, la borrilla 28 típicamente se extruye para producir pellas de polímero 38 con las características deseadas de mecánicas, físicas y de fusión. La alimentación del extrusor puede comprender aditivos, tales como inhibidores de UV y peróxidos, que se agregan a los productos de borrilla 28 para impartir las características deseadas a las pellas de polímero extruídas 32. Un extrusor/peletizador recibe la alimentación del extrusor, que comprende uno o más productos de borrilla 28, y cualesquiera aditivos que se han agregado. El extrusor/peletizador calienta y fusiona la alimentación del extrusor que después debe ser extruida (por ejemplo, mediante un extrusor de husillo doble) a través de un troquel de peletizador bajo presión para formar pellas de poliolefina. Dichas pellas típicamente se enfrían en un sistema de agua colocadas en la descarga del peletizador o cerca de ella. Una técnica ejemplar de ahorro de energía incluye el uso de una bomba de agua de pellas (por ejemplo, que tiene un motor de 15-50 caballos de fuerza) para transportar las pellas del extrusor en el agua de pellas hacia el área de arrastre. Esto es contrastante con el enfoque tradicional para emplear un bucle de transportación convencional que típicamente utiliza un secador de pellas que opera aproximadamente 250-500 caballos de fuerza. En general, las pellas de poliolefina pueden ser transportadas a un área de arrastre del producto en donde las pellas se pueden almacenar, mezclar con otras pellas, y/o cargar en vagones, camiones, bolsas, costales, etc. para su distribución a los clientes 40. En el caso de polietileno, las pellas 38 embarcadas a los clientes 40 pueden incluir polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) , polietileno de mediana densidad (MDPE) , polietileno de alta densidad (HDPE) , y polietileno mejorado. Se pueden comercializar los varios tipos y grados de pellas de polietileno 38, por ejemplo, bajo las marcas polietileno Marlex® o polietileno MarFlex™ de Chevron-Phillips Chemical Company, LP, de Woodlands, Texas, EUA.

E) Clientes, aplicaciones y usuarios finales. Las pellas de poliolefina (por ejemplo de polietileno) 38 se pueden utilizar en la manufactura de una gran variedad de productos, componentes, artículos domésticos y otros artículos, incluyendo adhesivos, por ejemplo, aplicaciones de adhesivo fusionados por calor (alambres y cables eléctricos, películas agrícolas, películas película termotráctil, película de estiramiento, películas de empaque de alimentos, empaque de alimentos flexible, recipientes para leche, empaques para alimentos congelados, fondos de revestimientos de latas y de basura, bolsas de abarrotes, sacos de trabajo pesado, botellas de plástico, equipos de seguridad, revestimientos, juguetes y una disposición de recipientes y productos de plástico. Además, se debe enfatizar que las poliolefinas, diferentes del polietileno, tal como polipropileno, pueden formar dichos componentes y productos mediante los procesos que se analizan a continuación. Finalmente, los productos y componentes formados a partir de poliolefina (por ejemplo pellas de polietileno) 38, se pueden procesar además y ensamblar para su distribución y venta al consumidor. Por ejemplo, una botella de leche de polietileno se puede rellenar con leche para su distribución al consumidor, o el tanque de combustible se puede ensamblar dentro de un automóvil para su distribución y venta al consumidor. Para formar productos finales o componentes a partir de pellas 38, las pellas generalmente se someten a un procesamiento adicional, tal como moldeo por soplado, moldeo por inyección, moldeo rotativo, películas sopladas, películas por fusión de metales lámina moldeada, extrusión (por ejemplo, extrusión de láminas, extrusión de tubos y corrugados, extrusión de revestimientos/laminado, etc.) y así sucesivamente. El moldeo por soplado es un procedimiento utilizado para producir partes de plástico huecas. Procedimiento típicamente emplea equipo de moldeo por soplado, tal como máquinas de husillos reciprocantes, máquinas de cabezas de acumuladores, y así sucesivamente. El procedimiento de moldeo por soplado se puede ajustar para cumplir con las necesidades del cliente, y para manufacturar productos que varían de botellas de leche de plástico hasta tanques de combustible automotriz que se mencionaron anteriormente. De manera similar, en el moldeo por inyección, los productos y componentes se pueden moldear de una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo recipientes, empaques de alimentos y productos químicos, juguetes, partes automotrices, rejillas, tapas y cierres, por nombrar algunos. También se pueden utilizar procedimientos de extrusión. Por ejemplo, una tubería de polietileno, se puede extruir aparte de resinas de pellas de polietileno y se utilizan en una variedad de aplicaciones debido a su resistencia química, por su facilidad relativa de instalación, durabilidad y ventajas de costos y similares. De hecho, se ha logrado un uso significativo en las tuberías de polietileno de plástico, para fuentes de suministro de agua, distribución de gas, drenajes sanitarios y alcantarillas pluviales, plomerías interiores, conductos eléctricos, ductos de corriente eléctrica, energía y comunicaciones, tuberías de agua enfriada, perforación de pozos, por nombrar algunas aplicaciones. En particular, el polietileno de alta densidad (HDPE) , que generalmente constituye el volumen más grande del grupo de poliolefina de plásticos utilizados para tubos, es resistente, a la abrasión, duro y flexible (a una temperatura de sub-congelamiento) .

Además, se puede utilizar un tubo de HDPE en una tubería de diámetro pequeño y se puede entubar hasta más de 2.43 metros de diámetro. En general, las pellas de polietileno (resinas) se pueden suministrar para los mercados de tuberías a presión, tal como la distribución de gas natural, y para los mercados de tuberías que no son a presión, tales como conductos y tuberías corrugadas. El moldeo rotativo es un procedimiento de baja presión de alta temperatura, utilizado para formar partes huecas a través de la aplicación de calor para moldes biaxialmente girados. Las resinas de pellas de polietileno generalmente son aplicables en este procedimiento, y son aquellas resinas que fluyen junto con la ausencia de presión cuando se fusionan para formar una parte que está libre de burbujas. Las pellas 38, tales como ciertas resinas de MDPE y HDPE de Marlex®, ofrecen dichas características de flujo, así como una ventana de procesamiento amplia. Además, estas resinas de polietileno, son adecuadas para el moldeo rotativo y pueden mostrar una resistencia a impacto de alta temperatura deseable, buenas propiedades de soporte de carga, y buena estabilidad a los rayos ultra violeta (UV) . Por consiguiente, las aplicaciones para las resinas de Marlex® rotativamente moldeadas, incluyen tanques agrícolas, tanques de productos químicos industriales, tanques de almacenamiento de agua potable, recipientes de desperdicio industrial, equipo recreativo, productos marinos, más otros adicionales. La extrusión por laminado, es una técnica para elaborar láminas de plástico planas a partir de una variedad de resinas de pellas 38. Las láminas de calibre relativamente delgado, generalmente son termo formadas en aplicaciones de empaque, tales como tazas para bebidas, recipientes Deli (de alimentos) , charolas de productos, recipientes para toallitas de bebé y tubos de margarina. Otros mercados para la extrusión de láminas de poliolefina incluyen aquellos que utilizan láminas relativamente más gruesas para aplicaciones industriales y recreativas, tales como revestimientos de plataformas de camión, palets (tarimas o plataformas) , entramado de estiba automotriz, equipos de juegos y botes. Por ejemplo, un tercer uso para la lámina extruida, se encuentra en las geo-membranas, en donde el material de polietileno de lámina plana se suelda dentro de sistemas de auto contención para aplicaciones de minería y para el desecho de desperdicios municipales. El procedimiento de película por soplado es un sistema de conversión relativamente diverso que se utiliza para el polietileno. La Asociación Norteamericana de Pruebas y Materiales (American Society for Testing and Materials (ASTM) ) define las películas como menores de 0.254 milímetros en espesor. Sin embargo, el procedimiento de películas soplada puede producir materiales tan gruesos como 0.5 milímetros y más altos. Además, el moldeo por soplado junto con las tecnologías de co-extrusión de monocapa y/o multicapas yace en el trabajo en campo para varias aplicaciones. Las propiedades convenientes de los productos de moldeo por soplado pueden incluir claridad, resistencia, desgarramiento, propiedades ópticas, y dureza, por nombrar algunas. Las aplicaciones pueden incluir empaque de alimentos y productos a menudeo, empaques industriales, y aplicaciones que no contienen empaques, tales como películas agrícolas, películas para higiene, y así sucesivamente. El procedimiento de película por fundición puede diferir del procedimiento de película por soplado a través de las capacidades de orientación unidireccional virtuales y enfriado rápido. Estas características permiten una línea de película por moldeado o fusión, que opere a velocidades de producción más altas mientras se producen componentes ópticos benéficos. Las aplicaciones en el empaque de alimentos y al menudeo tienen una gran ventaja de estas fortalezas. Finalmente, también se pueden suministrar pellas de poliolefina para la industria de revestimientos por extrusión y laminado.

III) Sistema de alimentación del reactor de polimerización A) Alimentación del monómero Refiriéndose a la figura 2, se describe un diagrama de flujo de proceso de un sistema de alimentación de reactor ejemplar 16 (de la figura 1). En esta modalidad, el monómero 50 (por ejemplo etileno) se alimenta a través de purificadores de monómero 52 al reactor de fase líquida (por ejemplo, reactor de suspensión de bucle) en el sistema de reactor 20. Además, se puede utilizar un medidor de flujo de masa 53, en lugar de un medidor de placa de orificio, para medir la velocidad de flujo de etileno al reactor. De hecho, la velocidad de flujo del monómero de etileno 50 al reactor, generalmente se mide de manera típica (y controlada) para facilitar las condiciones deseadas de operación (por ejemplo, densidad de suspensión, proporción de comonómero/monómero, velocidad de producción, etc.) en el reactor y proveer las propiedades deseadas de polietileno formada en el reactor. El medidor de flujo de masa ejemplar 53 utilizado para medir el flujo de monómero de etileno puede ser un medidor Coriolis, por ejemplo. Un medidor Coriolis típicamente no utiliza precalentamiento de etileno para la medición precisa o exacta de la velocidad de flujo de etileno. En contraste, como apreciarán aquellos expertos en la técnica, un medidor de placa de orificio generalmente utiliza precalentamiento de etileno debido a las condiciones típicas de material de alimentación del etileno, que pueden operar cerca del punto crítico del etileno (es decir, presión crítica y temperatura crítica) . Por ejemplo, con la placa de orificio, la indicación de flujo típicamente es imprecisa si el etileno está operando cerca de su punto crítico debido al cambio rápido de densidad de fluidos cerca del punto crítico. En contraste, el medidor de flujo de masa Coriolis es tolerante a los cambios de densidad o aún a los cambios de fase debido a su trabajo principal que mide la masa en lugar de la caída de presión como en la placa de orificio (que se ve influenciada por la densidad o fase del fluido) . Además de ahorrar vapor o condensado de vapor al no tener que precalentar la alimentación de monómero de etileno, al evitar el calentamiento del etileno da como resultado en un material de alimentación más frío al reactor de polietileno, y por lo tanto se necesita eliminar menos calor del reactor durante la polimerización, además de otros ahorros de energía adicionales. Los medidores de flujo Coriolis están fácilmente disponibles y se proveen para la caída de baja presión, son fáciles de instalar, tienen capacidad de limpieza, y capacidad de drenaje. La exactitud para los medidores Coriolis típicamente está en el rango de 0.05% a 0.4% con proporciones de retorno hasta de 200. Los proveedores principales de medidores de masa Coriolis incluyen, por ejemplo: MicroMotion Company de Boulder, Colorado; Endress Hauser Company de Greenwood, Indiana; FMC/Direct Measurement Company, Longmont, Colorado; y Liquid Controls, Inc., de Lake Bluff, Illinois.

B. Otras corrientes de alimentación El diluyente de reciclado 54 (por ejemplo, isobutano) con una cantidad relativamente pequeña de monómero integrado, se podrá retornar desde el sistema de recuperación de diluyente/monómero 24 (por ejemplo, que corresponde a la corriente 34 de la figura 1) y enviado al reactor de polimerización. En el ejemplo de reciclado "directo" al reactor, el diluyente de reciclado 54 se puede enfriar y pasar a través de un recipiente de ruptura de materiales pesados 56, en donde se eliminan los componentes pesados fuera de la descarga de fondo y se envían por medio de una bomba centrífuga 58, por ejemplo como alimentación 60 al sistema de fraccionamiento 30. El cabeza de destilado 62 del recipiente de extracción 56 además se puede enfriar en un intercambiador térmico 66 y recolectar en un tanque de fuente de diluyente para alimentarse al reactor. Corriente abajo, una bomba centrífuga 70 puede entregar el diluyente 72 a través de catalizadores de diluyente de reciclado 74 al reactor de suspensión de bucle. Se debe notar que una cantidad relativamente pequeña de diluyente fresco (que no se ilustra) se puede agregar en el sistema de fraccionamiento 30, por ejemplo, para constituir las pérdidas de diluyente en el proceso de manufactura 10. Además, el comonómero 76 (por ejemplo, 1-hexano) se puede agregar a la succión de la bomba 70 o en otros puntos del diluyente reciclado para adicionarlo al reactor. Los purificadores de monómero 52 y los purificadores de diluyente reciclado 58, pueden incluir un sedazo molecular o empaque de aluminio, por ejemplo, configurado para eliminar tóxico de catalizador a partir del monómero, diluyente reciclado, alimentaciones de comonómero y otras alimentaciones. Se pueden agregar otros componentes de alimentación al reactor de suspensión en bucle, por ejemplo, se puede agregar hidrógeno 60 para controlar el peso molecular de la poliolefina formada en el reactor, además, se pueden inyectar otros aditivos tales como materiales antiestáticos, dentro del reactor, como se indica por el número de referencia 78. Las diversas corrientes de componentes pueden combinarse dentro de una sola corriente de alimentación 80 para alimentarla al reactor de suspensión de bucle. Además, como se analiza a continuación, el diluyente 82 que está sustancialmente libre de olefina se puede reciclar del sistema de fraccionamiento 30 a través de purificadores 84 para que se utilicen en la preparación de alimentación de catalizador al reactor. De hecho, el diluyente 82 puede actuar como un vehículo de la corriente de catalizador 88 descargada desde el sistema de preparación catalizador 86 se dirige al reactor de suspensión de bucle.

C. Purificadores de alimentación Tradicionalmente, se han empleado hasta 12-15 purificadores para procesar los diversos materiales de alimentación. Por ejemplo, se han utilizado purificadores adicionales para eliminar tóxico del comonómero, isobutano fresco e hidrógeno. Sin embargo, el número total de purificadores se puede reducir a seis purificadores, como se ilustra en la figura 2. Esta reducción en el número de purificadores se puede instrumentar combinando un tratamiento ' del diluyente fresco con el diluyente reciclado, y utilizando hidrógeno de grado de reactor que está relativamente libre de tóxico, y así sucesivamente. Además, como se ilustra, las corrientes de monómero y diluyentes se pueden configurar cada una con un purificador y un purificador de repuesto, para un total de cuatro purificadores . Notar que los seis purificadores ilustrados además se pueden reducir a 5 purificadores compartiendo un purificador de repuesto entre las corrientes de monómero y diluyentes 50 y 72. Otras configuraciones pueden emplear aún menos purificadores . En general, una reducción en el número de purificadores reduce los costos de capital y ahorra energía reduciendo el consumo eléctrico debido a una escalabilidad más eficiente en la regeneración (que típicamente utiliza calor eléctrico) de los purificadores . Además, una técnica mejorada para regenerar los diversos purificadores 52, 74 y 84, así como otros purificadores, involucra reducir la carga del componente inerte en el sistema de flama para reducir el consumo de gas combustible. Esto se puede lograr descargando nitrógeno de regeneración de los purificadores a la atmósfera, en lugar de la cabeza de flama. En general, un componente inerte, tal como nitrógeno, se utiliza típicamente para regenerar los diversos purificadores . Este nitrógeno tradicionalmente se ha colocado dentro de la cabeza de flama que incrementa la carga del componente inerte en la flama. Como apreciarán todos aquellos expertos en la técnica, el contenido de combustible, es decir, las Unidades Térmicas Británicas (BTUs) (joules) de la alimentación a la flama, generalmente se mantienen a un nivel mínimo aceptable para evitar la operación que afecte adversamente la flama. Además, para lograr una concentración incrementada de componentes inertes en el cabezal de flama (por ejemplo, debido a la inyección de nitrógeno de regeneración dentro del cabezal, gas combustible (por ejemplo, gas natural), se agregan al cabezal de flama. La presente técnica provee la descarga menos de nitrógeno utilizada para la regeneración dentro del cabezal y por lo tanto reduce el consumo de gas combustible. Refiriéndose a la figura 3, se describe un diagrama del flujo de proceso de un sistema de regeneración del purificador 100. El nitrógeno 102 pasa a través de un intercambiador transversal 104, en donde es precalentado por el nitrógeno caliente que se descarga de los purificadores (por ejemplo, 52, 74 y 84). El nitrógeno precalentado 106 entra entonces a un calentador de regeneración 108, en donde un elemento eléctrico 110 caliente el nitrógeno mediante un controlador 112. En general el nitrógeno 102 puede ser suministrado desde un cabezal principal de nitrógeno, por ejemplo nominalmente a 10.5 kg/cm2 a una temperatura ambiente. El nitrógeno se puede calentar en el calentador de regeneración eléctrica 43.33 °C hasta aproximadamente 315.55 °C para su regeneración. El nitrógeno calentado 114 entra a los purificadores para regenerar el sedazo molecular o secante. El nitrógeno caliente 116 que contiene los tóxicos del catalizador eliminados de los purificadores entra al intercambiador transversal 104, saliendo como una corriente de desgaste 118 que puede ser descargada a la flama o antorcha 120. Por otro lado, el nitrógeno limpio que sale durante el enfriamiento posterior de los purificadores puede ser descargado a la atmósfera 122. En general, la regeneración de los purificadores ocurre mientras el nitrógeno caliente circula a través de los purificadores. Al completar la regeneración, el nitrógeno frío típicamente se hace circular a través de los purificadores para enfriar al purificador en preparación para la operación normal. Refiriéndose a la figura 4, se describe un método de regeneración del purificador 130. Conforme se satura el empaque del sedazo molecular con tóxicos de catalizadores y otros componentes, se pueden regenerar varios purificadores. Inicialmente, el procedimiento puede sacar el purificador saturado del servicio y cambiar la operación al purificador de repuesto, como se puede ver en el bloque 132. El nitrógeno caliente puede pasar a través del purificador de desgaste, y el nitrógeno caliente es cargado a la antorcha (bloque 134). La cantidad de tiempo en que pasa el nitrógeno caliente a través del purificador puede verse influenciado por una gran variedad de factores, tal como las temperaturas del lecho del purificador. En general, la regeneración térmica se descontinúa, y el purificador preparado para enfriarse, cuando la temperatura de salida del lecho alcanza 232.22 °C a 260°C y se ha sostenido a la temperatura por lo menos durante dos horas. Dichos procedimientos, sin embargo, pueden variar de planta a planta. Además, el tiempo de regeneración total puede depender también del tamaño del purificador/lecho, de la capacidad del calentador de regeneración, del flujo de nitrógeno, peso y la calidad y espesor del aislamiento que rodea los purificadores y así sucesivamente. En el ejemplo de un purificador de monómero de etileno 52 y/o un purificador de diluyente de reciclado 74, el nitrógeno caliente puede pasar a través del calentador durante aproximadamente 18-30 horas. Al momento de disipación de los tóxicos, el catalizador del lecho del purificador mediante la regeneración de nitrógeno caliente, el purificador se prepara para enfriarse. El nitrógeno frío pasa a través del purificador para enfriar el purificador antes de colocar el mismo nuevamente en la operación (bloque 136) en el ejemplo de un purificador de monómero de etileno 54 y/o un purificador de diluyente reciclado 72, el tiempo de enfriamiento con nitrógeno es de aproximadamente 8-16 horas. Sin embargo, una vez más, la sincronización entre el ciclo de enfriamiento puede variar considerablemente de planta a planta. Tradicionalmente, este nitrógeno limpio que sale del purificador ha sido descargado a la cabeza de flama, como sucede con el nitrógeno caliente. Sin embargo, la presente técnica, provee la descarga de nitrógeno limpio a la atmósfera en lugar de descargarse al cabezal de flama, y por lo tanto reduce la carga inerte en la antorcha. Por lo tanto, como se analizó, se disminuye el consumo de gas combustible .

D. Catalizador de polimerización Refiriéndose ahora a la figura 5, se describe un diagrama de flujo de proceso del área de preparación de catalizador 86. Un tanque de mezcla de catalizador 140 recibe el catalizador 142, por ejemplo, desde un recipiente portátil. El monómero libre de oleofina 82 se mezcla con el catalizador en el tanque de mezclado de catalizador 140. Un agitador 144 que tiene un motor y un impulso 146 y una cuchilla 148, pueden facilitar el mezclado del diluyente 82 y el catalizador 142 en el tanque de mezcla 140. El catalizador de procedimiento 150 se descarga desde el tanque de mezclado 140 y puede entrar por ejemplo, a un tanque de descarga de catalizador 152 para medirlo al reactor de suspensión de bucle. El tanque de descarga 152 también puede tener un agitador 154 que tiene un motor/impulsor 156 y una cuchilla agitadora 158 para mantener el catalizador mezclado con el diluyente. El catalizador se puede medir por ejemplo, por medio de una bomba de desplazamiento positivo 160 al reactor de suspensión de bucle como corriente de alimentación 88. Adicionalmente, se pueden agregar aditivos, tales como co-catalizadores (por ejemplo, trietilaluminio) 162, al catalizador 88 alimentado al reactor. Finalmente, se debe notar que antes del mezclado y de la medición del catalizador, se puede activar el catalizador. Por ejemplo, en el caso de un catalizador de óxido de cromo, un activador de catalizador puede convertir el cromo Cr3+ a Cr6+ para su inyección dentro del reactor de polimerización. Mientras está en el reactor y en contacto con el monómero de etileno, por ejemplo, el cromo Cr6+ puede reducirse a Cr+2. Refiriéndose ahora a la figura 6, se describe un diagrama de flujo del proceso de un sistema activador de catalizador 170. El producto del catalizador activado del sistema 170 se alimenta al tanque de mezcla de catalizador 140 (catalizador 172) de la figura 5. En la figura 6, el activador de catalizador incluye un recipiente interno 172 que contiene catalizador, y un horno externo 174. El catalizador del proveedor puede sostenerse en un recipiente de contención 176 y alimentado mediante un recipiente interno por medio de una válvula de encendido/apagado 178, por ejemplo. Se puede agregar combustible 180 mediante un piloto o tubo rociador por ejemplo, dentro del horno 180, y el combustible 180 se puede combinar con aire 184 inyectado dentro del horno mediante un filtro de aire 186 y un secador de aire 188. La combustión puede llevarse a cabo dentro del horno en la región 190, por ejemplo. La región 192 que rodea el recipiente interno 172 puede experimentar temperaturas operativas en un rango ejemplar de 426.66 °C a 926.66 °C.

El fluido calentado de esta región 192 puede descargarse a la atmósfera 194, como se describe por la flecha 196. Además de alto calor, se puede suministrar oxígeno para activar el catalizador. El aire 198 puede ser inyectado dentro de la parte inferior del recipiente interno 172 para proveer la presencia de oxígeno dentro del recipiente, con calor provisto por el horno circundante 174. El aire que entra al recipiente 172 puede salir a la superficie mediante un filtro de aire interno 200, por ejemplo, y después ser descargado a la atmósfera, tal como se indica por el número de referencia 202. El catalizador activado puede descargase del recipiente 172 dentro de una caja-paleta de catalizador 206, u otro recipiente. Además, el nitrógeno 208 puede facilitar la descarga dentro de la caja-paleta 206, y también proveer una atmósfera inerte en la caja-paleta 206. En general, los procesos de activación del catalizador incluyen pasar aire seco a través de un lecho de catalizador a una velocidad constante, mientras se aplica calor, hasta que el catalizador alcanza la temperatura deseada, en cuyo punto el catalizador se sostiene a la temperatura de activación para la duración de tiempo adecuada. Una técnica para mejorar la energía eficiente de la activación del catalizador es incrementar el diámetro del recipiente interior 172.

Convencionalmente, el diámetro interior nominal del recipiente 172 ha sido de aproximadamente 182.88 cm o menos. La presente técnica provee el incremento de un diámetro interior nominal (ID) del recipiente 172 hasta aproximadamente 121.92-182.88 cm y más. Para el ejemplo de un ID nominal de 152.4 cm, la velocidad de rendimiento del catalizador puede incrementarse en 50-100%, mientras que el gas combustible 180 consumido en el horno se mantiene esencialmente constante o se incrementa ligeramente (es decir menos del 10% de incremento) . Por lo tanto, la capacidad de activación del catalizador se incrementa en 50-100%, mientras que el valor de operación del horno se mantiene aproximadamente los 1,965.074 caballos/hora (5 millones de BTU's tradicionales por hora). La técnica ofrece una mejora significativa en la eficiencia del gas combustible en el procedimiento de manufactura 10. De hecho, en ciertas modalidades, el sistema de activación de catalizador 170 generalmente es el mayor consumidor de gas combustible en el procedimiento de manufactura de poliolefinas 10.

IV. Sistema del reactor de polimerización Refiriéndose a la figura 7, se describe un diagrama de flujo de proceso de un sistema de reactor de polimerización ejemplar 20 (de la figura 1) y un sistema de recuperación de diluyente/monómero 24 (también de la figura 1). Como se analizó anteriormente, el sistema de reactor 20 puede comprender uno o más reactores de polimerización, que a su vez pueden ser del mismo tipo o de diferentes tipos. Además, en sistemas de reactores múltiples, los reactores se pueden disponer en forma serial o en paralelo. Cualquiera de los tipos de reactor que comprende el sistema de reactor 20, un producto de materiales en partículas de poliolefina, genéricamente referido como "borrilla" aquí en la presente invención, se producirán de esa manera. Para facilitar la explicación, los siguientes ejemplos se limitan en alcance a tipos de reactores específicos que se cree que son familiares para aquellos expertos en la técnica de reactores sencillos o combinaciones simples. Sin embargo, para aquellos expertos en la técnica que utilizan esta descripción, estas técnicas son aplicables simple y fácilmente a disposiciones de reactores más complejas, tales como aquellas que involucran reactores adicionales, diferentes tipos de reactor, y/o ordenamientos alternativos de reactores o tipos de reactor. Dichas disposiciones se consideran que esté dentro del alcance de la presente invención. Un tipo de reactor comprende reactores dentro de los cuales ocurre una polimerización dentro de una fase líquida. Ejemplos de dichos reactores de fase líquida incluyen auto claves, reactores de ebullición de pozo líquido, reactores de suspensión de bucle (vertical u horizontal) y así sucesivamente. Para mayor simpleza, un reactor de suspensión en bucle 42 que produce poliolefina, tal como polietileno, polipropileno y sus copolímeros, se analizarán en el contexto de estas técnicas ya que se debe entender que estas técnicas son similarmente aplicables a otros tipos de reactores de fase líquida. El reactor de suspensión de bucle 210 generalmente está compuesto de segmentos de tubos conectados por dobleces o codos lisos. Un reactor ejemplar 210 cuya configuración incluye ocho puntales de tubos verticales encamisados, aproximadamente 60.96 cm de diámetro de aproximadamente 60.96 m de longitud, en donde están conectados codos de tubos a la parte superior e inferior de los puntales. Como se analizó anteriormente, las camisas del reactor 212 normalmente se proveen para eliminar calor de la polimerización exotérmica mediante la circulación de un medio de enfriamiento, tal como agua tratada, a través de las camisas de reactor 212. El reactor 210 se puede utilizar para llevar a cabo la polimerización de poliolefinas bajo condiciones de suspensión en donde las partículas insolubles de poliolefina están formadas en un medio de fluido y están suspendidas como suspensión hasta que son retiradas. Un dispositivo motriz, tal como una bomba 214, circula la suspensión de fluido en el reactor 210. Un ejemplo de una bomba 214 es una bomba de flujo axial en línea, con el impulsor de la bomba dispuesto dentro del interior del reactor 210 para crear una zona de mezclado turbulenta dentro del medio de fluido. El impulsor también puede ayudar a propulsar el medio de fluido a través del bucle cerrado del reactor a una velocidad suficiente para mantener materiales en partículas sólidos, tales como el catalizador del producto de poliolefina, suspendidas dentro del medio de fluido. El impulsor puede ser accionado por un motor 216 u otra fuerza motriz. El medio de fluido dentro del reactor 210 puede incluir monómeros de oleofina y comonómeros, diluyente, co-catalizadores (por ejemplo, alquilos, trietilboro, metil aluminoxano, etc.), agentes de control de peso molecular (por ejemplo hidrógeno) y cualesquiera otros co-reactivos deseados o aditivos. Dichos monómeros y comonómeros de oleofina generalmente son 1-olefinas que tienen hasta 10 átomos de carbono por molécula y típicamente no hay ramificación más cerca del doble enlace que la 4-posición. Ejemplos de monómeros y comonómeros incluyen etileno, propileno, butano, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno y 1-deceno. Una vez más, los diluyentes típicos son hidrocarburos que son inertes y líquidos bajo condiciones de reacción, e incluyen, por ejemplo isobutano, propano, n-pentano, i-pentano, neopentano, n-hexano, ciciohexano, ciclopentano, metilciclopentano, etilciclohexano y similares. Estos componentes se agregan al interior del reactor mediante entradas o conductos en ubicaciones especificadas, tal como se describió en la corriente de alimentación 80, que generalmente corresponde a una de las corrientes de alimentación 18 de la figura 1. De igual forma, un catalizador, tal como el que se analizó previamente, se puede agregar al reactor 210 mediante un conducto en una ubicación adecuada, tal como se describió en la corriente de alimentación 88, que puede incluir un vehículo diluyente y que también corresponde generalmente a una de las corrientes de alimentación 18 de la figura 1. En total, los componentes agregados generalmente componen un medio fluido dentro del reactor 210, dentro del cual el catalizador es una partícula suspendida. Las condiciones de reacción, tales como temperatura, presión, y concentraciones de reactivos, se regulan para facilitar las propiedades deseadas y la velocidad de producción de la poliolefina en el reactor, para controlar la estabilidad del reactor y sus similares. La temperatura típicamente se mantiene debajo de ese nivel, en donde el producto de polímero iría dentro de la solución. Tal como se indicó, debido a la naturaleza exotérmica de la reacción de polimerización, un fluido de enfriamiento se puede hacer circular a través de las camisas 212 alrededor de las porciones del reactor de suspensión de bucle 210, para eliminar el calor excesivo, manteniendo de esa manera la temperatura dentro del rango deseado, generalmente entre (65°C a 121°C) . De igual forma, la presión se puede regular dentro de un rango de presión deseado, generalmente 7 kg/cm2 a 56 kg/cm2 con un rango de 31.5-49 kg/cm2 siendo el más típico. Para reducir el consumo eléctrico en el sistema de reactor 20, se puede reducir en tamaño una bomba de enfriamiento que circula el agua tratada a través de las camisas 212, disminuyendo la velocidad de flujo del agua (por ejemplo, a la mitad) y permitiendo un incremento mayor de temperatura ?T de agua (por ejemplo, ?T en el rango de -9.4 a 7.22 °C, en lugar de los -12.2°C típicos). Por lo tanto, en una modalidad, los caballos de fuerza del motor de bomba del refrigerante (ver figuras 8 y 9) se pueden reducir a 30-70%. Conforme la reacción de polimerización procede dentro del reactor 210, el monómero (por ejemplo etileno) y comonómeros (por ejemplo, 1-hexeno) se polimerizan para formar una poliolefina (por ejemplo, polietileno) sus polímeros, que son sustancialmente insolubles en el medio de fluido a la temperatura de reacción, formando de esa manera una suspensión de partículas sólidas dentro del medio. Estos materiales y partículas de poliolefina sólidas pueden ser retirados del reactor 210 mediante un puntal de compactación u otros medios, tal como una descarga continua, como se describió en la corriente de descarga 22. En el procesamiento corriente abajo, el polietileno descargado del reactor puede ser extraído de la suspensión y purificado.

V. Sistema de recuperación del diluyente/monómero A. Cámara de separación La descarga 22 del reactor 210 puede fluir a través de un calentador instantáneo en línea 222 y dentro de una cámara de separación 224. El calentador de separación en línea 222 puede ser un conducto circundante que utiliza vapor o condensados de vapor, por ejemplo, como un medio de calentamiento para proveer calentamiento indirecto a la descarga 22. Por lo tanto, el efluente del reactor de suspensión en bucle 210 (descarga 22) se calienta antes de su introducción dentro de la cámara de separación 224. Además, antes de la descarga 22 entre a la cámara de separación 224, el agua u otros tóxicos de catalizadores pueden ser inyectados dentro de la descarga 22 para desactivar cualquier catalizador residual en la corriente de descarga 22. Debido a que estos componentes inyectados son tóxicos de catalizadores por definición, típicamente se eliminan completamente o por lo menos se eliminan sustancialmente, de cualquier material recuperado (monómero diluyente) reciclado al reactor 210. En la cámara de separación 224, la mayoría de los componentes que no son sólidos de la descarga de reactor 22 se retiran de las cabezas de destilación como vapor en el vapor instantáneo 226. Notar, que es un vapor instantáneo reciclado 226 que puede desviarse al sistema de fraccionamiento que se dirige al reactor 210 (es decir, mediante el sistema de alimentación 16) . En la producción de polietileno, este vapor típicamente es diluyente por lo general, tal como isobutano u otros diluyentes previamente mencionados. También puede contener la mayoría del monómero sin reaccionar (por ejemplo etileno) u otros componentes ligeros, así como un comonómero sin reaccionar (por ejemplo 1-hexeno, butano, 1-penteno, 1-octeno, 1-deceno) y otros componentes pesados (por ejemplo, hexano y oligómeros) . En general, los componentes ligeros o "ligeros" se pueden definir como aquellos componentes ligeros con puntos de ebullición menores que el diluyente empleado. Por otro lado, los componentes pesados o "pesados" se pueden definir como aquellos componentes que tienen puntos de ebullición más altos que el diluyente. Una composición aproximada ejemplar del vapor instantáneo 226 es 94% en peso de isobutano, 5% en peso de etileno, y 1% en peso de otros componentes. Un nivel o volumen de borrilla se puede mantener en la cámara de separación 224 para dar un tiempo de residencia adicional de la borrilla en la cámara 224 para facilitar la separación de líquido o vapor integrados en las partículas de borrilla porosas. El vapor instantáneo 226 puede ser procesado en un equipo tales como ciclones, filtros de bolsa, etc., en donde los materiales sólidos de borrilla integrados se remueven y se regresan en la cámara de separación 24, o al equipo corriente abajo, tal como la columna de purga analizada a continuación. El vapor instantáneo 226 también puede desplazarse a través de un lecho de oxigenación (por ejemplo. Además, el vapor instantáneo 226 puede ser enfriado condensado en un intercambiador térmico (por ejemplo, una construcción de coraza y tubo) antes de su reciclado al sistema de alimentación 16 o sistema de fraccionamiento 30. Para reducir el consumo de vapor en el sistema de fraccionamiento 30, el vapor instantáneo 226 puede ser desviado al sistema de fraccionamiento 30 y devuelto más directamente al reactor 210 mediante el sistema de alimentación 16. Por lo que respecta a los sólidos (polímero) en la de cámara de separación 224, son retirados con una pequeña cantidad de diluyente integrado (y monómero) y enviados a una columna de purga 228 mediante la descarga de sólidos 230. Como apreciarán aquellos expertos en la técnica, el conducto de descarga de sólidos 230 puede incluir configuraciones de válvula que permiten que el polímero fluya corriente abajo a través del conducto mientras reduce al potencial para que el vapor fluya entre la columna de purga 60 y la cámara de separación 56. Por ejemplo, se pueden colocar una o más válvulas giratorias o de reciclado en el conducto de descarga de sólidos 230. Además, también se puede colocar en el conducto una cámara de borrilla relativamente pequeña. Tradicionalmente, los sólidos de borrilla de la cámara de separación se han descargado en una cámara de más baja presión, en donde el vapor instantáneo de más baja presión requiere compresión para su reciclado al sistema de fraccionamiento 30 y el reactor. Sin embargo, estás técnicas proveen la eliminación de una cámara de separación de baja presión y la compresión asociada (un consumo significativo) de electricidad y la descarga de los sólidos de borrilla de la cámara de separación 224 a la columna de purga 228. Dicha descarga a la columna de purga puede incluir configuraciones apropiadas de válvula, una cámara de compensación, o simplemente un conducto y así sucesivamente. Notar que algunas modalidades proveen una descarga continua de borrilla desde la cámara de separación, lo que elimina una o más válvulas de ciclado relativamente grandes, así como su respectivo consumo de energía .

B. Columna de purga Los materiales sólidos primarios alimentados a la columna de purga 228 típicamente son la descarga de sólidos 230 (borrilla de poliolefina) que sale de la cámara de separación 224. Un propósito de la columna de purga 228 es eliminar el hidrocarburo residual de las corrientes de sólidos que entran y proveer una borrilla de polímeros sustancialmente limpia 232. La borrilla 232 puede ser transportada o transferida al sistema de extrusión/desgaste 36 para la conversión a pellas 38, y para la distribución y venta como resina de pellas de poliolefina a los clientes 40. En general, las partículas de polímero tratado descargadas de la columna 228 como la borrilla de polímero 232, pueden ser procesadas en una operación de acabado convencional, tal como un extrusor de husillo, en el sistema de extrusión/desgaste 36 (figura 1) • En el sistema de columna de purga ejemplar ilustrado, el nitrógeno se hace circular a través de una columna de purga 228 para eliminar hidrocarburos residuales mediante una descarga de la cabeza de destilado 234. Esta descarga 234 puede ser enviada a través de una unidad de separación 236, tal como una unidad de recuperación de membrana, una unidad de absorción de oscilación de presión, una unidad de refrigeración, y así sucesivamente, para recuperar el nitrógeno mediante la corriente de nitrógeno 238, y para descargar una corriente de hidrocarburo separada 240 como alimentación para el sistema de fraccionamiento 30. En la técnica, la unidad de separación 236 puede ser conocida como una unidad de Recuperación de Nitrógeno de Isobutano (INRU). Además, se puede agregar nitrógeno fresco 242 al circuito de nitrógeno para responsabilizarse de las pérdidas de nitrógeno en el sistema de la columna de purga 228. Finalmente, se debe notar que la corriente de hidrocarburos 240 se puede proveer benéficamente a la alimentación del sistema de fraccionamiento 30 (ver figura 13), por ejemplo, la columna de hidrocarburos 240 que se descarga de la unidad de separación 236 hace que esté disponible el hidrocarburo alimentado que puede ser procesado para dar un diluyente libre de olefinas utilizado en la preparación del catalizador.

C) Configuraciones alternativas Como apreciarán aquellos expertos en la técnica, se puede emplear una variedad de configuraciones en el sistema de recuperación del diluyente/monómero 24. Por ejemplo, la descarga de sólidos 230 de la cámara de separación 224 se puede enviar a otro reactor (por ejemplo, un reactor de fase gaseosa) en lugar de la columna de purga 228 o a una de separación en el sistema de recuperación del diluyente/monómero 24. Por ejemplo, la descarga de sólidos 230 de la cámara de separación 224 se puede enviar a otro reactor (por ejemplo, un reactor de fase gaseosa) en lugar de la columna de purga 228 o a una de separación de baja presión. Si se descarga otro reactor, el tóxico del catalizador puede que no sea inyectado corriente arriba en la descarga 22, y por lo tanto los catalizadores activos residuales permanecen para la polimerización adicional. En otra configuración, la columna de purga 228 puede ser eliminada del sistema de recuperación 20 y combinada con el tanque de alimentación del extrusor corriente abajo. La unidad de separación 236 asociada con la columna de purga 228 puede ser reasignada para alojar el tanque de alimentación del extrusor, si se desea. Por lo tanto, la alta presión de proceso en la cámara de separación 224 se puede utilizar para transportar las partículas de borrillas en descarga de sólidos 230 al sistema de extrusión/de desgaste 36, eliminando un sistema de secador (y el consumo asociado eléctrico) tradicionalmente utilizado para transferir la borrilla 232 al sistema de extrusión/arrastre. Además, el calor en las partículas de borrilla puede ser retenido como las partículas que no son sometidas al efecto típico de enfriamiento de nitrógeno en un bucle de transportación del secador convencional. Por lo tanto, se puede utilizar menos calentamiento de las partículas de borrilla en el sistema de alimentación del extrusor corriente abajo. Finalmente, la presión de procedimiento en la cámara de separación 224 se puede utilizar para transportar las partículas de borrilla en una disposición de transferencia de fase densa, disminuyendo así la velocidad de las partículas que fluyen y reduciendo el daño de la transferencia de esas partículas.

VI) Enfriamiento del reactor Una técnica mejorada para el enfriamiento del reactor provee una bomba de enfriamiento más pequeña y un motor asociado, así como la reducción en consumo eléctrico. Para lograr la instalación y operación de una bomba de enfriamiento más pequeña (es decir, una bomba de agua de enfriamiento) , se permite que se incremente la temperatura de enfriamiento a través de las camisas del reactor, más que en la especificación de diseño convencional de -12.2 °C. Por lo tanto, se podrá reducir el flujo de agua de enfriamiento (el tamaño de la bomba de enfriamiento) .

A) Reactor de suspensión en bucle La figura 8 describe un reactor de polimerización ejemplar 210 de la figura 7 y muestra un esquema de flujo contra corriente del medio de enfriamiento a través de las camisas de reactor 212A-H. Una vez más, el reactor de bucle 210 generalmente está compuesto de segmentos de tubos conectados por dobleces o codos lisos. Un dispositivo motriz, tal como una bomba 214, hace circular la suspensión de fluidos en el reactor 210. Un ejemplo de una bomba 214 es una bomba de flujo axial en línea con el impulsor de bomba colocado dentro del interior del reactor 210. Un sistema de enfriamiento 250 elimina calor del reactor de bucle 210 mediante las camisas de reactor 212A-H. El sistema de enfriamiento 250 provee un suministro de refrigerante 252 (por ejemplo, agua tratada) y la procesa a un retorno de refrigerante 254. Conforme la reacción de polimerización procede dentro del reactor 210, las condiciones de reacción pueden ser controladas para facilitar el grado deseado de polimerización y la velocidad deseada de reacción mientras se mantiene la temperatura debajo de la cual el producto del polímero estaría dentro de la solución. Como se mencionó, debido a la naturaleza exotérmica de la reacción de polimerización, las camisas de enfriamiento 212A-H pueden ser provistas alrededor de porciones de sistema de bucle cerrado a través de los cuales circula el fluido de enfriamiento tal como se requiere, para eliminar el calor en exceso (calor de reacción) manteniendo así la temperatura dentro del rango deseado, generalmente en 65°C a 121°C. En general, la temperatura del reactor varía linealmente con cambios en las condiciones operativas del sistema del reactor. Una suposición aceptada en la técnica es que el calor generado en el reactor por la polimerización exotérmica es lineal con la velocidad de producción de poliolefina (es decir, kilos por hora de poliolefina polimerizada) . Por lo tanto, la temperatura del reactor, que es una indicación de la energía o calor en el reactor, varía linealmente con la velocidad de producción. Como apreciarán aquellos expertos en la técnica, el control de temperatura típica del reactor puede involucrar un algoritmo proporcional-integral-derivado (PID) .

B) Sistema de enfriamiento del reactor Refiriéndose ahora a la figura 9, se describe un diagrama de flujo del proceso de un sistema de enfriamiento 250 para el reactor de suspensión en bucle 210 de la figura 8. El sistema de enfriamiento 250 provee suministro de refrigerante 252 a las camisas del reactor 212A-H. El sistema de enfriamiento 250 recibe el retorno de refrigerante 254 desde las camisas del reactor 212A-H. Se puede utilizar una variedad de refrigerantes para eliminar o agregar calor al sistema del reactor. En esta modalidad ilustrativa, se utilizan materiales condensados de vapor (agua desmineralizada) como el refrigerante. El retorno de refrigerante 254 "porta" el calor removido del reactor. El sistema refrigerante 250 transfiere este calor a un medio de enfriamiento de servicios, tal como una torre de agua de enfriamiento, o de agua de mar. El sistema de enfriamiento entrega el suministro de refrigerante "enfriado" 252 a las camisas de reactor. Las temperaturas de suministro refrigerante típicas 252 varían de 40.55°C a 65.55°C y el refrigerante típico 254 con temperaturas que varían de 54.44°C a 87.77°C. El flujo de refrigerante a través del sistema de enfriamiento 250 y a través de las camisas del reactor 212A-H pueden ser circuladas por ejemplo, por medio de una bomba centrífuga, tal como se ilustra por la bomba de refrigerante 256. Una base de diseño ejemplar de una bomba de refrigerante 256 es de aproximadamente 3.5 kg/cm2 a 4.2 kg/cm2 de cabezal a 1.35 kgf a 5.44 kgf por hora de refrigerante. Una configuración ejemplar de las camisas de reactor 212A—H (figura 8) es intercambiadores de tubo doble de contra corriente (II) en paralelo, con el tubo interior (el reactor) con un diámetro interno aproximado de 55.88 cm. Y el tubo exterior (la camisa) con un diámetro interno de aproximadamente 71.12 cm. En este ejemplo, el área total de transferencia térmica de las camisas de reactor 212A-H es de aproximadamente 0.4645 metros cuadrados. La circulación de refrigerante puede ser un bucle cerrado, un sistema totalmente hidráulico. Se puede emplear un tambor de fuente 28 en el circuito de refrigerante (es decir, en o cerca de la succión de bomba 256) para mantener el líquido de circuito completo y reducir las oscilaciones en presión del sistema de enfriamiento, compensando la expansión hidráulica provocada por las oscilaciones de temperatura del refrigerante. Por lo tanto, se puede mantener sustancialmente constante esa presión en la succión de bomba 256 controlando el nivel y presión del tambor fuente. La velocidad de flujo de circulación total del refrigerante a través del sistema de enfriamiento y camisas de reactor típicamente se mantiene constante, y se puede medir al elemento de flujo 258. El elemento de flujo 258 puede representar por ejemplo una placa de orificios de flujo instalada en la tubería de refrigeración. Se puede calcular un sistema de control, se puede calcular la velocidad de flujo de circulación basado en el tamaño de orificio y en las presiones medidas corriente arriba y corriente abajo. La indicación de velocidad de flujo del elemento de flujo 258 puede ser recibida por el controlador de flujo 260, que puede ser un bloque de control en un sistema de control distribuido (DCS) . Para mantener un flujo constante total, la salida del controlador de flujo 260, que utiliza la señal de control 266, puede ajustar la posición de la válvula 262 en una línea de desviación de flujo 264. Un ejemplo muy conocido de un sistema de control distribuido en la técnica es el sistema de control Honeywell TDC-3000. Normalmente, es deseable reducir al mínimo el movimiento de la posición de la válvula 262 para evitar el ciclado en la bomba de enfriamiento 26. Por lo tanto, medios adicionales en otros puntos en el sistema pueden ayudar a mantener la velocidad total de flujo de circulación de refrigerante constante. Durante la operación normal de un reactor de suspensión de bucle 210, se elimina calor de los contenidos del reactor, y el calor es intercambiado en el enfriador 250, que puede representar uno o más enfriadores. El calor se elimina del refrigerante en el enfriador 274 para enfriar el suministro de refrigerante 252 a las camisas de reactor 212A-H. El enfriador 250 puede ser por ejemplo, un tubo y una coraza con un intercambiador térmico o un intercambiador térmico de placa y bastidor. Un medio de enfriamiento, tal como una torre de enfriamiento de agua o de agua de mar, fluye a través del enfriador opuesto al refrigerante, eliminando calor a través del área de superficie a transferencia térmica pero no interponiéndose con el refrigerante. El flujo del medio de refrigeración es representado en este ejemplo por medio del suministro de agua de enfriamiento 272 y el retorno de agua de enfriamiento 274. Una torre de enfriamiento (que no se muestra) puede procesar el medio de enfriamiento circulante eliminando calor del retorno de agua de enfriamiento 272 y proveyendo un suministro de agua de enfriamiento 274. Por lo tanto, el agua de torre de enfriamiento quita calor al refrigerante, que a su vez quita calor del reactor 210. En un ejemplo, el enfriador 268 representa 4 enfriadores intercambiadores de placa y bastidor que operan en paralelo, cada enfriador tiene aproximadamente 200 placas de acero inoxidable (304) y aproximadamente 148.64 metros cuadrados de superficie de transferencia térmica varía de alrededor de 1135.60 w/m2/°C hasta 4542.40 w/m2/°C como una función de la velocidad de flujo del refrigerante. El calor eliminado es de aproximadamente 16,353.368 joules/hora por enfriador con una caída de presión de diseño de aproximadamente 20.68 kpa en el lado del refrigerante. Para el control de temperatura, el controlador de refrigerante 276 (controlador de temperatura de refrigerante) mantiene la temperatura del suministro de refrigerante a la camisa de reactor. El controlador de refrigerante 276 envía una señal de salida 278 para ajustar las posiciones de la válvula 270 (y potencialmente otras válvulas).

C) Flujo de refrigerante reducido Como se mencionó, la velocidad de flujo del refrigerante a través de las camisas de reactor 212A-H se puede reducir permitiendo la elevación mayor de temperatura de refrigerante. Tradicionalmente, la diferencia de temperatura, ?T, entre suministro de refrigerante 252 y el retorno de refrigerante 254 se ha mantenido a -12.2°C. En otras palabras, la temperatura de retorno de refrigerante 254 se le ha permitido que incremente solamente a una temperatura de aproximadamente -12.2°C mayor que la temperatura del suministro de refrigerante 252. Sin embargo, actualmente, la temperatura de retorno de refrigerante 254 se le permite que incremente más de -12.2°C (por ejemplo, -9.4-7.22°C y mayor) que la temperatura de suministro de refrigerante 252. Por lo tanto, el circuito de enfriamiento puede absorber la misma cantidad o más de calor desde el reactor 210 con menos flujo de refrigerante a través de las camisas de reactor. Para el ejemplo de un ?T de -6.6 °C relativo a los habituales ?T de -12.2°C, la velocidad de flujo se corta aproximadamente a la mitad. Por lo tanto, el tamaño del motor de la bomba de refrigerante 256 se puede reducir (por ejemplo de 1250 caballos de fuerza a 600 caballos de fuerza) .

VIII. Paletas guia para la bomba de reactor de bucle Estas técnicas proveen el uso de paletas guía en la bomba de reactor bucle que circula al contenido del reactor. Dicho uso de paletas guía mejora la eficiencia a la bomba, reduce el consumo eléctrico, y disminuye la utilización eléctrica normalizada, incrementando la velocidad de producción de la poliolefina. Además de la eficiencia mejorada de la bomba, la instrumentación de las paletas guía mejora varias características de desempeño del reactor de bucle y de la bomba de reactor de bucle. Por ejemplo, ocurre ganancia en la velocidad de circulación, en la presión diferencial de la bomba, en la capacidad operativa de los sólidos esperada, en el reactor de bucle, y como se mencionó, la velocidad de poliolefina en el reactor, y así sucesivamente. En el caso de un reactor de bucle con un diámetro exterior de 60.96 cm (OD) , el uso de paletas guía en la bomba de reactor puede proveer la producción de poliolefinas en el rango de 498,960 a 589,680 de kilos poliolefina por año. Se pueden emplear paletas guías en nuevas instalaciones o en la retroalimentación de bombas de reactor de bucle existentes para producir una cabeza de bomba mayor y velocidad de suspensión, lo que permite mayor nivel de sólidos y tiempo de residencia en el reactor. Los incrementos en la cabeza de bomba pueden variar, por ejemplo de 5 a 25%. Se pueden utilizar por ejemplo paletas guía en las bombas de bucle que tienen un OD nominal en el rango de 60.96 cm a 81.28 cm. Las condiciones ejemplares de dichas bombas son 73.15-91.44 m pies de calor a 132,489.28 a 151,416.32 litros por minuto (lpm) con una mejora de eficiencia de bombeo en el rango de 1-4%. Las paletas guía permiten que un reactor mayor tenga la misma velocidad de circulación que un reactor menor. En el ejemplo específico de una bomba de 76.2 cm, la bomba que tiene paletas guía proveen una circulación adecuada en un reactor de 170,343.36-208,197.44 litros. Otras configuraciones para incrementos aún mayores en el volumen del reactor pueden incluir diámetros mayores de la bomba, el uso de dos bombas de reactor, o incrementar el diámetro de reactor para reducir la longitud del mismo y así sucesivamente. En general, se pueden emplear de tres a seis paletas guía, teniendo un ángulo de paleta relativo en el rango de 0 a 30 grados. Como apreciarán aquellos expertos en la técnica, el ángulo guía relativo es el ángulo del paleta guía relativa al ángulo de borde guía del propulsor de bomba. En otras palabras, el ángulo de paleta relativo es la diferencia en el promedio del ángulo de la salida del paleta guía y el ángulo guía de la cuchilla de bomba con relación al plano de la rotación del propulsor. Un número positivo mayor del ángulo de paleta relativo generalmente significa que se gira la suspensión del reactor menos por medio de paletas guía impelentes; mientras que un número negativo o menor generalmente significa que la suspensión se rota todavía más. La dirección de la rotación impelente de la suspensión está en dirección opuesta a la rotación del propulsor de la bomba . Se puede soldar un paleta guía típica a la pared del tubo de reactor corriente arriba del propulsor de la bomba. La colocación de las paletas guía puede ser de 0.1 a 2 diámetros de tubo corriente arriba del propulsor de la bomba. Las paletas guía se pueden colocar en un espacio entre la conexión del propulsor y corriente arriba de la brida del reactor que conecta la succión de la bomba. En este caso, el desensamble del tubo de succión de la bomba se puede facilitar en donde las paletas guía no se extienden corriente debajo de la brida. En un ejemplo, las paletas guía comienzan aproximadamente a 60.96 cm de longitud, 15.24-17.78 centímetros de altitud, y 1.524-2.286 cm de espesor. Las paletas guía pueden ser curvas, y se pueden doblar de tal forma que las paletas guía estén sustancialmente paralelas a la dirección de flujo y el extremo de descarga esté en el ángulo relativo deseado mientras que puedan seguir a lo largo del interior del tubo de succión de la bomba. El borde corriente arriba de las paletas guía puede ser inclinado para que los grandes fragmentos de polímero o desechos (por ejemplo "complejo" o "cadenas" de polímero) se atrapen en el borde corriente arriba, y los desechos o fragmentos puedan tender a deslizarse de manera conveniente hacia el centro del tubo y después estar libres de las paletas guía.

IX. Purga continua de la descarga de fluyente al reactor A) Configuración y beneficios Las figuras 10-12 ilustran un mecanismo continuo de purga de la descarga de reactor 22. Refiriéndose ahora a la figura 10, un mecanismo de purga continua 280 se coloca en un codo del tubo del reactor de suspensión de bucle 210. El mecanismo continuo de purga 280 incluye un cilindro de purga 282, una línea de remoción de suspensión 284, una válvula de cierre de emergencia 285, una válvula de motor proporcional 286 para regular el flujo, y una línea de desagüe 287. El reactor 210 puede ser operado lleno de "líquidos" y debido a que los contenidos de líquido del reactor son ligeramente compresibles, el control de presión de líquido a través del sistema se podrá lograr con una válvula. Además, en donde se sostiene sustancialmente constante la entrada del diluyente, y la válvula del motor proporcional 58 se puede utilizar para controlar la velocidad de remoción continua y mantener la presión del reactor total dentro de puntos designados. Refiriéndose a la figura 11, que se toma a lo largo de la línea de sección 11-11 de la figura 10, se describe un codo de tubo liso-curvado que tiene un mecanismo de purga continua 280. Por lo tanto, el codo del tubo ilustrado se puede considerar con un codo que porta una abertura. Como se muestra, el mecanismo incluye un cilindro de purga 282 que se fija, en este caso, en el ángulo recto a una tangente hacia la superficie exterior del codo. Además, acoplado al cilindro 282, está la línea de remoción de suspensión 284. Colocada dentro del cilindro de purga 282, se encuentra una válvula hidráulica 288, que puede servir por lo menos para dos propósitos. Primero, se puede proveer un mecanismo de limpieza para el cilindro de purga si solamente se pudiera incrustar o ensuciar con polímero, por ejemplo. Segundo, puede servir como una válvula de cierre para todo el ensamble de purga continua. La figura 12 muestra una orientación de sujeción par el cilindro de 282, que se fija tangencialmente a la curvatura del codo y a un punto justo previo al flujo de suspensión que retorna en corriente ascendente. La abertura puede ser elíptica a la superficie interior por ejemplo, y además se puede instrumentar un alargamiento para mejorar la purga de los sólidos. Finalmente, se debe apreciar que se pueden instrumentar una variedad de orientaciones de la sujeción del cilindro de purga 282. Una purga continua de la suspensión del producto de una reacción de polimerización de olefina llevada a cabo en un reactor de bucle en presencia de un diluyente inerte, permite a la operación del reactor a una concentración de sólido mucho más elevada que con los puntales de ajuste convencionales que se utilizan para purgar el polímero. Por ejemplo, la producción de polímeros predominantemente de etileno (polietileno) en diluyente de isobutano, se han limitado generalmente a una concentración máxima de sólidos en el reactor de 37-40 en peso porcentaje en peso (% en peso) con la configuración de puntal de ajuste. Sin embargo, se ha encontrado que la purga continua (CTO) permite que haya incrementos significativos en la concentración de sólidos. Como resultado, se puede instrumentar una concentración de sólidos mayor de 50% en peso en el reactor con la purga continua. Se debe enfatizar que en una operación comercial, que incluso un incremento tan pequeño como un punto porcentual en la concentración de sólidos es significativa. Dicho incremento por ejemplo, permite velocidades de producción mayores de polietileno, y por lo tanto da una eficiencia de energía incrementada normalizada. Además, menos líquido en la purga del reactor 22, puede colocar menos de una carga en recuperación corriente abajo y sistemas de fraccionamiento 22 y 24, y reducir por lo tanto el consumo de energía corriente abajo. Adicionalmente, esta técnica puede presentar ahorros en consumo de energía debido a que la purga de purga continua elimina más partículas finas del reactor que la purga convencional. Con menos área de superficie de partículas en el reactor, la mezcla de fluidos puede operar a menor viscosidad, proveyendo una mejor circulación de la mezcla a través del reactor, y por lo tanto exigiendo menos requisitos de bombeo y de caballos de fuerza asociados.

B. Tamaño de partícula de poliolefina Además, incrementando la capacidad de transporte de sólidos del reactor, también incrementa la capacidad de operación del reactor a un rendimiento de espacio-tiempo más elevado (por ejemplo, 2.6 deseado o mayor) conforme se mide en kilogramos de producto de polímero producido por hora por cada litro de volumen del reactor o medidas equivalentes). Dicho incremento en el rendimiento de espacio-tiempo junto con una incidencia reducida de materiales de desecho del reactor, podrá resultar en una producción incrementada de poliolefina y mayor rendimiento en el reactor 10. Para incrementar la capacidad de portar sólidos en el reactor, podría ser deseable producir partículas de polímero en un rango de tamaño deseado tal que las partículas de polímero parezcan como suspendidas, permitiendo así un mayor porcentaje en peso de sólidos, dentro del reactor. Por ejemplo, un catalizador Englehard Lynx 100, que en promedio produce partículas menores de polímeros que aquellas producidas utilizando un catalizador Davidson 969 MS Chrome, se podrán utilizar para lograr un nivel mayor de sólidos en un reactor sin inducir una incrustación de depósitos o ensuciamiento. En este ejemplo, las partículas de polímero producidas por el catalizador Lynx 100 pueden circular a niveles de sólidos más elevados que el comparable con las partículas del polímero producidas por el catalizador 969 MS. El rango de tamaño deseado puede variar dependiendo del producto del polímero y las condiciones de reacción. En una modalidad, para mantener condiciones de suspensión adecuadas en un reactor de suspensión de bucle corriendo bajo condiciones de reacción tales como las que se analizan con relación a la figura 1, menos del 1% en peso de las partículas del polímero son mayores que l,500µ. En otra modalidad, menos del 5% en peso de las partículas de polímero son mayores de lOOOµ. En otra modalidad, menos del 0.1% en peso de las partículas de polímero son mayores de l,500µ a través de y/o por menos de 0.5% de peso en partículas de polímeros son mayores que lOOOµ. Por otro lado, para evitar los problemas asociados con los números excesivos de partículas finas, en una modalidad, menos del 5% en peso de las partículas de polímero son menores de lOOµ. Además, todavía en otra modalidad, más del 70% en peso de las partículas de polímero son entre 300µ y 500µ y en una modalidad adicional, más del 80% en peso de las partículas de polímeros son entre 300µ y 500µ. De hecho en otra modalidad, más del 90% en peso de las partículas de polímero son entre 300µ y 500µ. Se podrá lograr la producción de partículas de polímero que tienen distribuciones de tamaño de acuerdo con estas preferencias por medio de una variedad de técnicas. Por ejemplo, se puede emplear un catalizador el cual, debido al tamaño, forma, área de superficie reactiva del catalizador, u otras características de actividad del catalizador, producen partículas de polímero en el rango de tamaño deseado. En particular, el tamaño de partículas del polímero producidas por un catalizador, generalmente varía proporcionalmente con el tamaño de partícula de catalizador. Esto es, catalizadores más pequeños, generalmente producen partículas de polímero más pequeñas, el porcentaje en peso de diferentes partículas de polímero con diferentes tamaños, puede variar entre catalizadores y generalmente corresponde al tamaño de partícula del catalizador. Por ejemplo, un catalizador 25µ EP30X no produce cantidades que se pueden medir, de las partículas de polímero mayores de 1190µ, a diferencia de los catalizadores más grandes. De manera similar, los catalizadores más pequeños de lOOµ producen menos del 5% en peso de partículas de polímero mayores de l,000µ a través, mientras que los catalizadores lOOµ producen más de 5% en peso de partículas de polímero mayores de l,000µ. Aunque el tamaño del catalizador puede ser un factor que determine el tamaño de partícula del polímero, otros factores, tales como morfología, accesibilidad de sitio activo, y así sucesivamente, pueden también contribuir al rango de tamaño de partícula de polímero producidas por un catalizador determinado.

X) Sistema de fraccionamiento A) Purificación del diluyente Un propósito del sistema de fraccionamiento 30 en la producción de poliolefina es purificar el diluyente purgado del sistema de reactor (por ejemplo, del reactor de suspensión de bucle 210) y que es separado/recuperado en el subsistema de recuperación de diluyente/monómero 24. Inicialmente, aunque se debe notar una vez más, que el diluyente evaporado del sistema de recuperación de diluyente/monómero 24 puede condensarse en su lugar y pasar a través de un purificador, tal como un sistema de sedado molecular, y directamente reciclado hacia el reactor de suspensión de bucle 210, desviando el sistema de fraccionamiento 30. El purificador puede eliminar los componentes no deseable, tal como el tóxico de catalizador (por ejemplo, agua) inyectado corriente arriba de la cámara instantánea de alta presión instantánea 44 en la purga de reactor 22. Por otro lado, parte o todo el diluyente recuperado del sistema de recuperación de diluyente/monómero 24 puede ser enviado a través de columnas de fraccionamiento en el sistema de fraccionamiento 30 para eliminar componentes pesados, tales como hexeno, hexano y oligómeros. Las columnas también pueden remover o eliminar componentes ligeros, tales como etano, que entra con el material de alimentación de etileno, nitrógeno, a partir de la columna de purga 228, etileno sin reaccionar del reactor 210, y así sucesivamente. En una disposición, el subsistema de fraccionamiento inicialmente elimina componentes pesados en una columna de materiales pesados (también denominada como columna de reciclado de diluyente, columna de reciclado de isobutano y similares (y así eliminar componentes más ligeros en una columna posterior de materiales más ligeros) que también se denomina como columna de purificación del diluyente, columna de purificación de isobutano, y similares) .

B) Columna de materiales pesados Para eliminar componentes pesados, la primera columna (columna de materiales pesados, columna de reciclado de diluyente) puede purgar componentes pesados (por ejemplo, hexeno, hexano y oligómeros) fuera de la parte inferior o fondo de la columna hacia la antorcha. En ciertas configuraciones, la primera columna también puede producir una corriente lateral del producto del diluyente (por ejemplo, isobutano) que típicamente contiene una cantidad que se puede medir de componentes ligeros (por ejemplo etileno) pero es aceptablemente reciclado al reactor de suspensión de bucle 210. En configuraciones anteriores, esta corriente de producto del diluyente reciclado al reactor 210 puede comprender el granel o la mayor parte del diluyente recuperado recibido del sistema de fraccionamiento 30 a partir del subsistema de recuperación de diluyente/monómero 24. La primera columna también puede producir una corriente de materiales ligeros de la cabeza de destilación que comprenden el diluyente principalmente, componentes inertes, y etileno, que pueden ser parcialmente condensados. Los componentes no condensados (por ejemplo, nitrógeno, etileno) se pueden quemar o reciclar a la capacidad de suministro, o se pueden ventilar como alimentación a la segunda columna corriente abajo (materiales ligeros). Los componentes condensados de la corriente de cabeza de destilación se pueden utilizar como reflujo de la primera columna y como reflujo o alimentación a la segunda columna, dependiendo de la configuración empleada en la instalación particular de poliolefina.

C) Columna de materiales ligeros Para eliminar los componentes ligeros, la segunda columna (columna de purificación de materiales ligeros o diluyente) , elimina componentes ligeros (por ejemplo etileno, etano y nitrógeno) para dar un producto diluyente mucho más puro que puede ser sustancialmente libre de olefina (con los componentes pesados retirados en la columna corriente arriba) . La segunda columna típicamente procesa una cantidad más pequeña de diluyente que la primera columna. La corriente pequeña de diluyente libre de monómero (libre de olefina) puede salir del fondo de la segunda columna y se puede utilizar en una preparación de catalizador, suministro de catalizador, purgas de catalizador, purgas de reactor en donde el catalizador está presente, y así sucesivamente. La disponibilidad del diluyente libre de monómero, es benéfica para estas funciones relacionadas con el catalizador, porque puede ser importante que el monómero de olefina no entre en contacto con el catalizador fuera del reactor 210. Dicho contacto podría resultar en la polimerización en partes indeseables del procedimiento, que puede ser equipo de conexión, provocar problemas de operabilidad, gasto del catalizador y así sucesivamente.

D) Equipo y procedimiento del sistema de fraccionamiento Refiriéndose a la figura 13, se describe un diagrama de flujo del procedimiento del sistema de fraccionamiento 30. La columna de materiales pesados 290 y la columna de materiales ligeros 292, cada uno con materiales internos apropiados 294 y 296 (por ejemplo, empaque, bandejas de destilación, etc.,) se ilustran en el mismo. Una corriente de vapor instantáneo, o en esta ilustración, la corriente de hidrocarburo 240 (principalmente diluyente) de la columna de purga 228, se alimenta a la columna de materiales ligeros 290, que puede operar típicamente una presión en el rango de 8.75-12.25 kg/cm2 y a una temperatura en el rango de 60-176.66 °C. La columna de materiales ligeros 290 separa el monómero sin reaccionar (por ejemplo, etileno) y componentes más ligeros (por ejemplo, etano, propano, nitrógeno, etc.), en la cabeza de destilación, así como los componentes más pesados tales como hexano-1 y oligómeros, del diluyente (por ejemplo, isobutano) en la purga de materiales de fondo. La cabeza de destilación 298 de la columna 290 puede ser parcialmente condensada en un condensador 300, tal como el intercambiador de calor que utiliza un medio de enfriamiento (por ejemplo, agua de torre de enfriamiento) . Además, se deberá notar que el diluyente fresco 302 se puede agregar al circuito corriente abajo del condensador 300. Los vapores no condensados 304 pueden ser separados en el acumulador 306 y alimentados a la columna de materiales ligeros 292. En una configuración alternativa, todos los vapores o parte de los mismos 304 pueden ser ventilados a las operaciones del proveedor corriente arriba (por ejemplo, planta de olefina, refinería de petróleo, etc.) a la antorcha. El líquido condensado 308 del acumulador 306 puede ser retornado mediante una bomba 310 como reflujo 312 a la columna de materiales pesados 290. El líquido 308 también puede ser enviado como reflujo o alimentación 314 a la columna de materiales ligeros corriente abajo 292. Además, el líquido 308, que es típicamente de manera principal diluyente, puede ser reciclado al reactor 210, como se indica por el número de referencia 316 (por ejemplo, mediante un recipiente de almacenamiento y una bomba) . Finalmente, un evaporador de vapor 318 (por ejemplo intercambiador de calor de coraza y tubo) evapora los componentes de materiales pesados 320 (por ejemplo, hexeno y oligómeros) que se purgan de la columna de fondo 290, con una parte de los componentes 320 purgados hacia la antorcha. La columna de materiales ligeros 292 puede recibir componentes condensados 314 y componentes no condensados 304, y separar una corriente de componentes de materiales ligeros 322 (por ejemplo, nitrógeno, etano, etileno) para reciclarla al tubo de suministro, o como una ventilación hacia la antorcha. En el fondo de la columna 292, el diluyente "libre de olefina" 324, que está sustancialmente libre de monómero de olefina, se purga de la columna 292 y puede ser recolectado en un tanque de diluyente libre de olefina 326, por ejemplo, el diluyente libre de olefina 82 puede ser entregado entonces mediante una bomba 328 (por ejemplo, bomba centrífuga, bomba de desplazamiento positivo, etc.) para las purgas de reactor y dilución de catalizador (ver figura 2). Un evaporador de vapor 330 evapora una porción del diluyente líquido 324 descargándolo del fondo de la columna de materiales ligeros 292 para proveer un flujo de vapor de retorno 332 a la columna 292. Además, la columna 292 puede hacerse refluir por medio de un condensador refrigerado 334, con refrigerante 336 suministrado de un sistema de refrigeración 338. En la modalidad que se ilustra, el sistema de refrigeración 338 también procesa el retorno refrigerante 339. Un refrigerante ejemplar utilizado es propileno líquido. La temperatura de operación de cabeza de destilación de la columna 292 en un ejemplo, está en el rango de -12.2°C a -17-7 °F, y la temperatura operativa de las porciones de fondo están en el rango de 62.77 a 76.66°C. Finalmente, como se analizó, con el reciclado directo de 80 a 95% en peso del diluyente y monómero sin reaccionar recuperado del sistema de monómero/recuperación 24 a los sistemas de alimentación y reactor 16 y 20. Por ejemplo, el vapor instantáneo 226 (figura 7), que se purga de la cabeza de destilación de la cámara de separación 224, y que generalmente corresponde a la corriente de reciclado 34 de la figura 1, se puede enviar como la corriente del diluyente de reciclado 54 (figura 2) directamente al reactor 210 mediante el tanque de fuente 68. Dicho reciclado directo significativamente reduce la carga en el sistema de fraccionamiento, incluyendo la carga en la columna de materiales pesados 290 y columna de materiales ligeros 92. Por lo tanto, estas columnas (y columnas similares de fraccionamiento) y evaporadores de vapor asociados 318 y 330 se pueden reducir significativamente en su tamaño (por ejemplo, 5-20% del tamaño convencional (para la planta de poliolefina de la misma capacidad. Esta utilización de vapor significativamente será reducida y se ahorra una energía sustancial empleando columnas más pequeñas.

IX) Sistema de extrusión/arrastre Refiriéndose a la figura 14, un diagrama de flujo de proceso del sistema de extrusión/arrastre 36 de la figura 1. La borrilla de poliolefina 232 de la columna de purga 228 (figura 7) se puede transferir neumáticamente, por ejemplo, utilizando un secador de fase de dilución a través de una válvula 340 en el sistema extrusor/arrastre 36, y ya sea dentro del conducto 342 al silo de borrilla 344, o dentro del conducto 346 al tanque de alimentación extrusor 348. El silo de borrilla 344 puede utilizarse para proveer la capacidad fuente durante el cierre del extrusor (o de otras operaciones) en el sistema de extrusión/arrastre 36. Por otro lado, el silo de borrilla 344, también puede acumular borrilla para permitir la operación a toda velocidad del extrusor mientras que el reactor de polimerización corriente arriba 210 "atrapa" durante el arranque del reactor 210. La borrilla de poliolefina en el silo 344 puede ser neumáticamente transferida al tanque de alimentación del extrusor a través de una válvula giratoria 350 con la ayuda de un sistema secador 351.

Sin embargo, típicamente el flujo primario de borrilla de poliolefina 232 (que puede corresponder generalmente a la borrilla 28 de la figura 1) es el tanque de alimentación del extrusor 348 mediante un conducto 346. Corriente abajo, la borrilla de válvula giratoria 352 puede alimentar borrilla de poliolefina 354 al extrusor 356, en donde el extrusor calienta, funde y presuriza la borrilla de poliolefina 354. Como será apreciado por aquellos expertos en la técnica, la borrilla 354 del tanque de alimentación del extrusor 348, puede ser medida al extrusor 356, con una variedad de medidores, tal como un medidor de tipo caudalímetro inteligente, o maestro-alimentador y así sucesivamente. Además, se puede inyectar aditivos dentro de la corriente de borrilla 354 a una velocidad de adición que se puede basar en una relación especificada a la velocidad de flujo (caudal) de masa de la borrilla 354. Esta relación o alimentación "esclava" de aditivos a la borrilla 354 se puede especificar a un valor para generar una receta deseada, por ejemplo, para cada grado de poliolefina o producto, y para dar las propiedades deseadas de las pellas de poliolefina corriente abajo. Además, la adición aditiva se puede lograr con un sistema aditivo de líquidos, alimentadores -pérdida-en-peso, y similares. En ciertas modalidades, se puede utilizar uno o más alimentadores de pérdida-en-peso, para medir un paquete de aditivos premezclados desde un recipiente a granel, por ejemplo al extrusor 356, por medio de la corriente de borrilla 354, una tolva de alimentación del extrusor 354, directamente al extrusor 354, y así sucesivamente. En general, el extrusor 356 puede fundir, homogeneizar y bombear el polímero de poliolefina y aditivos a través de un peletizador (formador de pellas) 358, que puede incluir un paquete de tamiz y una cabeza de troquel calentada, por ejemplo, que forma en pellas la mezcla de borrilla de aditivos. Además, las cuchillas del formador de pellas (es decir, bajo el agua) pueden cortar la fusión de poliolefina extruida a través del troquel dentro de las pellas. Las pellas se enfrían típicamente con el agua 360 y pueden desplazarse en una suspensión de pellas-agua 362 del formador de pellas 358 a un secador de desagüe de pellas 364. El secador 364 puede separar el agua libre y después secar el agua de la superficie remanente de las pellas por medio de fuerza centrífuga. Las pellas secas 366 pueden purgarse hacia un tamiz para eliminar la última superficie 368, por ejemplo, que elimina pellas de tamaño excedido y de tamaño reducido, a partir de pellas según la especificación 370.

El agua 360 puede ser suministrada al formador de pellas 358 a partir de un tanque de agua 372 mediante una bomba centrífuga 374 y el enfriador 376 (por ejemplo, intercambiador de calor de coraza y tubo) . El agua 378 que se ha retirado del secador de pellas 364 puede retornar al tanque de agua 372. Las pellas de poliolefina 370 que salen del tamiz para eliminar la última superficie 368 pueden caer por gravedad a través de una válvula giratoria 380 dentro de una línea de transporte neumático de fase densa 382, por ejemplo, y transportado a silos de pellas 384. Los silos de pellas pueden incluir tanques de almacenamiento, mezcladores, tanques de almacenamiento, fuera de especificación, y así sucesivamente. En la modalidad ilustrada, el paquete del secador 386 provee nitrógeno y/o aire 388 para transportar las pellas 370 mediante una línea transportadora 382 a los silos de pellas 386. Las pellas de poliolefina 390 pueden ser cargadas en vagones de ferrocarril 392, tolvas, camiones, cajas-paleta, bolsas y así sucesivamente. Las pellas 390 pueden ser cargadas en vagones tolva, por ejemplo, utilizando un tipo de gravedad, asistido por aire, sistema de carga, de múltiple-boquilla, dicho sistema puede permitir que el carro tolva pueda cargarse automáticamente a una velocidad mayor que la velocidad de producción de polimerización y extrusión. Por lo tanto, el tiempo "extra" generado por las velocidades de carga más elevadas se pueden explotar para dar tiempo a mover los vagones tolva o vagones después del llenado 372, y para detectar el siguiente vagón vacío 372. Se puede instrumentar una variedad de técnicas expertas de energía en el sistema de extrusión/arrastre 36. Por ejemplo, como se analizó anteriormente, la columna de purga corriente arriba 228 se puede combinar con el tanque de alimentación del extrusor 348. Por lo tanto, el sistema de transportación para transportar borrilla 232, y por lo tanto, se podrá eliminar el consumo eléctrico asociado del secador en el sistema de transportación.

Además, en este ejemplo, la borrilla 232 es más caliente (es decir, 232.22°C) que si se experimentara el efecto de enfriamiento (por ejemplo, enfriado a 26.66-37.77°C) de nitrógeno o aire en un sistema de transportación implementado de manera habitual. Combinando la columna de purga 228 dentro del tanque de alimentación extrusor 348, la borrilla 232 (se convierte en la borrilla 354) y es alimentada al extrusor más caliente que la alimentación tradicional al extrusor 356. Por lo tanto, se consume menos vapor en el extrusor para calentar y fusionar la borrilla entrante 354. En general, el número de silos o recipientes de almacenaje entre el sistema de recuperación de diluyente/monómero 24 y se podrá reducir el sistema de extrusión/arrastre 36. En la modalidad ilustrada, se describen dos recipientes, un silo de borrilla 344 y un tanque de alimentación de extrusor 348. Sin embargo, de manera tradicional, se han provisto hasta 10 a 15 recipientes de almacenamiento y sistemas asociados de transportador de secador y de reciclado/mezclado para almacenar, mezclar y alimentar la borrilla al extrusor 356. Por lo tanto, en la modalidad ilustrada, se consume menos electricidad con relación a la operación tradicional de almacenamiento y alimentación de borrilla. Además, se puede eliminar el último silo de borrilla remanente 344, y por lo tanto, se puede eliminar también el paquete inferior asociado 351 y el consumo eléctrico. Para eliminar el silo de borrilla 344 y dejar el tiempo de residencia de borrilla asociado, el extremo húmedo 42 puede estar acoplado más cercanamente en operación con el extremo seco 44 (ver figura 1). En otras palabras, se pueden instrumentar técnicas mejoradas en la operación del reactor de polimerización 210 en el sistema de reactor 20 (figura 1) para dejar que el reactor 210 "retroceda" en la velocidad de producción de la borrilla de poliolefina, por ejemplo, para acomodar desviaciones en el sistema de extrusión/arrastre corriente abajo 36 que normalmente se podría acomodar por medio de la capacidad de fuente de poder de un silo de borrilla 344. Por ejemplo, si el extrusor 356 se cierra temporalmente, el reactor de polimerización 210 puede estar sujeto a una "mini aniquilación" o a una "aniquilación parcial" en donde una porción relativamente pequeña (por ejemplo, parte por rango de mil millones) de tóxico de catalizador, tal como mónóxido de carbono, se inyecta dentro del reactor 210 para "aniquilar" temporalmente la polimerización. Por lo tanto, si ocurre un cierre temporal del extrusor 356 u otro equipo en el sistema de extrusión/arrastre 36, la descarga de borrilla de poliolefina 232 se detiene temporalmente o se reduce desde la descarga 22 del reactor 210 debido a la falta de polimerización en el reactor 210. Por lo tanto, el tiempo de residencia en el tanque de alimentación de extrusor 348 puede ser adecuado para retener la borrilla entrante 232 hasta que se reinicia la operación del extrusor. Finalmente, se debe notar que todavía otro paquete de transportación del secador puede ser eliminado en el sistema de extrusión/arrastre 36, y por lo tanto proveyendo una reducción adicional en consumo eléctrico. La bomba de agua de pellas 374 se puede utilizar para transportar las pellas 362 y 370 dentro de los silos de pellas 384, y por lo tanto, se puede eliminar el sistema de paquetes de secadores 386. El consumo eléctrico significativamente se reduce debido al tamaño típico de la bomba de agua de pella 374 cuyo motor es solamente 25 caballos de fuerza, comparado con las clasificaciones de caballos de fuerza del motor de secador que varían de 250 a 500 caballos de fuerza y más altos. Se debe notar que si se utiliza una bomba de agua de pella 374 para transportar la suspensión de agua de pella 360 hasta la parte superior de los silos 386, el secador de pellas 364 y el tamiz de eliminación de la última superficie 368 se puede reasignar sobre los silos 386, y por lo tanto permitir el drenaje por gravedad de las pellas 366 desde el secador 364 a través del esculpidor 376 dentro de los silos de pellas 386.

X) Resumen de las técnicas para economizar energía Algunas de las técnicas para economizar energía se clasifican a continuación. A) En el sistema de alimentación de reactor de polimerización, como un medidor de flujo de masa, en lugar de un medidor de placa de orificio convencional, se utiliza para medir flujo de monómero, eliminando la necesidad del precalentamiento del monómero. B) Además, se emplea un activador de catalizador más grande, reduciendo la cantidad de gas combustible consumido (combustionado) para activar el catalizador de polimerización alimentado al reactor. C) Adicionalmente, el número de purificadores para remover tóxicos de catalizador de las corrientes de alimentación del reactor, se reduce, proveyendo una escalabilidad más eficiente en la regeneración de purificadores y menos consumo eléctrico. D) Además, una técnica de regeneración mejorada de los purificadores reduce la cantidad de componentes inertes (por ejemplo, nitrógeno) descargados al cabezal de flama. Esto reduce la cantidad de gas combustible (por ejemplo gas natural) inyectado dentro del cabezal de flama para mantener un contenido apropiado de combustible de la alimentación a la flama (antorcha) . E) En el sistema de reactor en sí, una purga continua (CTO) de suspensión de poliolefina descargada desde el reactor, en lugar de una descarga intermitente convencional mediante un puntal de ajuste, provee mayor concentración de sólidos en el reactor. Una mayor concentración de poliolefina en el reactor puede permitir una mayor velocidad de producción de la poliolefina y por lo tanto reduce el consume normalizado de energía, en parte, distribuyendo los costos de energía fijos sobre más kilos de poliolefina producida. Además, una descarga de purga continua elimina más materiales finos del reactor que las descargas convencionales del puntal de ajuste, y por lo tanto con menos áreas de superficie a partículas en el reactor, la mezcla de fluidos opera a menor viscosidad proveyendo una mejor circulación de los contenidos de reactor. Por lo tanto, se puede disminuir el consumo de la bomba de circulación del reactor, utilizando menos caballos de fuerza. F) Adicionalmente, un reactor de fase líquida, tal como un reactor de suspensión de bucle, se pude construir de un material (por ejemplo, aluminio de alta resistencia) que tenga mayor resistencia y con conductividad térmica que el acero, el material tradicional utilizado en la fabricación del reactor de suspensión de bucle. Dichos materiales más nuevos de alta resistencia, proveen mejoradas paredes de reactor y más delgadas, una transferencia térmica mejorada a través de las paredes, y un diámetro incrementado del reactor de bucle, permitiendo una mayor velocidad de producción de poliolefina. G) Otro ejemplo en el sistema de reactor es el uso de aspas guía en la bomba de circulación de reactor, proveyendo una mayor eficiencia de bombeo incrementada, un consumo reducido de electricidad, y una velocidad de producción de poliolefina incrementada.

H) Todavía otro ejemplo en el sistema de reactor es una técnica que especifica un mayor incremento en temperatura (por ejemplo, de la temperatura tradicional de -12.22 °C a -9.4-7.22 °C y más elevadas) del refrigerante fluyendo a través de las camisas de reactor. Dicha diferencia de temperatura incrementada entre el suministro de refrigerante y el retorno del mismo imparte la misma capacidad de remoción de calor a velocidades de flujo menores del refrigerante. Por lo tanto, la bomba de circulación de refrigerante se puede configurar con menos velocidad, requiriendo menos caballos de fuerza. I) En el sistema de recuperación de diluyente/monómero, que procesa el efluente descargado del reactor de polimerización, se logran ahorros en electricidad eliminando el instantánea de baja presión del diluyente y la compresión asociada de reciclado. J) Se podrán adquirir mayores ahorros eliminando la columna de purga que remueve el hidrocarburo residual de las partículas de borrilla de poliolefina. La operación de remoción de hidrocarburos se realiza de otra forma en el tanque de alimentación de extrusor en el sistema de extrusión/arrastre. Esta mejora permite la utilización de una presión de proceso en una cámara de instantánea corriente arriba, en lugar de un sistema de transportación de secadores que consume electricidad, para transportar las partículas de poliolefina al tanque de alimentación de extrusor. La mejora también provee partículas de borrilla poliolefina más calientes (por ejemplo, 232.22°C contra 26.66-37.77°C de la borrilla en el sistema convencional de transportación) alimentado al extrusor corriente abajo, reduciendo la carga de energía en el extrusor. K) Además, el número de silos de borrilla de poliolefina intermedios entre el sistema de recuperación de diluyente/monómero y el sistema de extrusión/arrastre se reduce en el número, por medio en parte de una operación mejorada del reactor de polimerización corriente arriba y el extrusor corriente abajo. Dicha reducción en silos con recipientes de almacenamiento reducen el número de secadores asociados y su consumo eléctrico. L) En el sistema de extrusión/descarga, se logra ahorrar energía mediante el uso de una bomba de agua de pellas que es para transportar pellas de poliolefina descargando el extrusor/peletizador a los silos de pellas en lugar de un paquete de transportación de secador convencional. De hecho, el requisito de caballos de fuerza para la bomba de agua de pellas es de la orden de una magnitud menor que la de un secador de transportación neumática. M) En el sistema de fraccionamiento que procesa el monómero sin reaccionar recuperado y el diluyente del reactor de polimerización y el sistema de recuperación de diluyente/monómero, se reduce el uso de vapor hasta un 90%. Dicha reducción se logra por el reciclado directo del diluyente y monómero al reactor de polimerización, desviando el sistema de fraccionamiento, y por lo tanto, permitiendo ' menores columnas de fraccionamiento y sus intercambiadores de calor de evaporador de vapor asociados .

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un sistema de manufactura para producir poliolefina, que comprende; un sistema de reactor que comprende el reactor de polimerización, en donde el reactor de polimerización es configurado para polimerizar monómero de olefina en presencia de un catalizador y diluyente para formar una suspensión que comprende partículas de poliolefina y diluyente; un sistema de recuperación de diluyente/monómero configurado para separar una mayoría del diluyente de la suspensión descargada del reactor de polimerización; un sistema de fraccionamiento configurado para procesar una porción del diluyente descargado del sistema de recuperación de diluyente/monómero, y para proveer diluyente recuperado sustancialmente libre de monómero de olefina; y un sistema de extrusión/arrastre que tiene un extrusor/peletizador configurado para extruir y formar en pellas partículas de poliolefina de la suspensión en el sistema de recuperación de diluyente/monómero; en donde el sistema de manufactura se configura para consumir menos de aproximadamente 445 kilowats/horas de energía por tonelada métrica de poliolefina producida con base en el consumo de electricidad, vapor y gas combustible .

2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de manufactura está configurado para producir por lo menos alrededor de 272,155,422.048 kilos de poliolefina por año.

3.- Un sistema de manufactura para producir poliolefina, que comprende: un sistema de alimentación para un reactor de polimerización; un sistema de reactor de poliolefina que tiene un reactor de polimerización; un sistema de recuperación de diluyente/monómero configurado para recibir una suspensión descargada desde el reactor de polimerización, en donde la suspensión comprende partículas de poliolefina y diluyente; un sistema de fraccionamiento configurado para procesar una porción del diluyente recuperado en el sistema de recuperación de diluyente/monómero; y un sistema de extrusión/arrastre que tiene un extrusor/peletizador configurado para formar en pellas las partículas de poliolefina recuperadas en el sistema de recuperación de diluyente/monómero, en donde el sistema de manufactura está configurado para consumir menos de 325 kilowats-horas de electricidad por tonelada métrica de poliolefina producida .

4.- El sistema de manufactura de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el sistema de alimentación tiene seis o menos purificadores de alimentación configurados para remover tóxicos de catalizadores de las corrientes de alimentación del reactor de polimerización.

5.- El sistema de manufactura de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el reactor de polimerización comprende una bomba de circulación de suspensión que tiene aspas guía.

6.- El sistema de manufactura de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el sistema de reactor de poliolefina comprende una bomba de refrigerante configurada para hacer circular agua a través de una camisa del reactor de polimerización, en donde una temperatura de salida del agua que sale de la camisa es de alrededor de -9-44 °C a aproximadamente 7.22°C mayor que la temperatura de entrada del agua que entra a la camisa.

7.- El sistema de manufactura de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el reactor de polimerización comprende aluminio.

8.- El sistema de manufactura de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el reactor de polimerización comprende la purga continua configurada para descargar la suspensión que comprende partículas de poliolefina y diluyente.

9.- El sistema de manufactura de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el sistema de recuperación de diluyente/monómero comprende un recipiente de separación de alta presión sin un compresor de gas-instantánea asociado.

10.- El sistema de manufactura de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el sistema de recuperación de diluyente/monómero comprende un recipiente instantánea de alta presión de una columna de purga pero no comprende un recipiente instantánea de baja presión o un compresor instantánea de baja presión.

11.- El sistema de manufactura de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el sistema de extrusión/arrastre está configurado para recibir las partículas de poliolefinas descargadas desde una purga de columna en la recuperación de diluyente/monómero sin sostenimiento intermedio de partículas de poliolefina.

12.- El sistema de manufactura de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el sistema de extrusión/arrastre comprende una bomba de agua de pellas configurada para facilitar el transporte de pellas de poliolefina descargadas desde el extrusor/peletizador para un silo de pellas.

13.- Un sistema de manufactura para producir poliolefina, que comprende: un sistema de alimentación; un sistema de reactor de poliolefina que tiene un reactor de polimerización; un sistema de recuperación de diluyente/monómero configurado para procesar un efluente descargado del reactor de polimerización, en donde el efluente comprende partículas de poliolefina y diluyente; un sistema de fraccionamiento configurado para procesar una porción del diluyente; y un sistema de extrusión/arrastre que tiene un extrusor, en donde el sistema de manufactura está configurado para consumir menos de 144 kilogramos de vapor por tonelada métrica de poliolefina producida.

14.- El sistema de manufactura de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el sistema de alimentación comprende un medidor de masa configurado para medir una velocidad de flujo de alimentación de etileno al reactor de polimerización.

15.- El sistema de manufactura de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el sistema de diluyente/monómero está configurado para facilitar al reciclado por lo menos de alrededor de 80% en peso de diluyente recuperado en el sistema de recuperación de diluyente/monómero al reactor de polimerización sin fraccionamiento .

16.- Un sistema de manufactura para producir poliolefina, que comprende: un sistema de alimentación; un sistema de reactor de poliolefina que tiene un reactor de poliolefina que tiene un reactor de polimerización; un sistema de recuperación de diluyente/monómero; un sistema de fraccionamiento; y un sistema de extrusión/arrastre que tiene un extrusor, en donde el sistema de manufactura está configurado para consumir menos de 2.8 kilogramos de gas combustible por tonelada métrica de poliolefina producida.

17.- El sistema de manufactura de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el sistema de alimentación comprende un activador de catalizador que comprende un recipiente interior que tiene un diámetro interior nominal en el rango de alrededor de 48 pulgadas a aproximadamente 72 pulgadas.

18.- El sistema de manufactura de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el sistema de alimentación comprende un purificador de alimentación configurado para utilizar nitrógeno durante un ciclo de regeneración y para descargar nitrógeno sustancialmente limpio a la atmósfera durante una porción de enfriamiento de la regeneración.

19.- Un sistema de manufactura para producir poliolefina, que comprende: un sistema de alimentación; un sistema de reactor poliolefina que tiene un reactor de polimerización; un sistema de recuperación de diluyente/monómero; un sistema de fraccionamiento; y un sistema de extrusión/arrastre que tiene un extrusor, en donde el sistema de manufactura está configurado para mantener pérdidas de nitrógeno a menos de 25m3 normales de nitrógeno por tonelada métrica de poliolefina producida.

20.- Un sistema de manufactura para producir poliolefina, que comprende: un sistema de alimentación; un sistema de reactor que tiene un reactor de polimerización configurado para enviar isobutano como un diluyente; un sistema de recuperación de diluyente/monómero; un sistema de fraccionamiento; y un sistema de extrusión/arrastre que tiene un extrusor, en donde el sistema de manufactura está configurado para mantener pérdidas de isobutano a menos de 1.7 kilogramos de isobutano por tonelada métrica de poliolefina producida.

21.- Un método para operar un procedimiento de manufactura de poliolefina, que comprende: alimentar un monómero, un diluyente y un catalizador a un reactor de polimerización; polimerizar el monómero en el reactor de polimerización para formar partículas de poliolefina; descargar una suspensión desde el reactor de polimerización, en donde la suspensión comprende monómero, diluyente y partículas de poliolefina; recuperar partículas de poliolefina desde la suspensión separando por lo menos una mayoría del diluyente de la suspensión; reciclar una primera porción del diluyente separado al reactor de polimerización, sin fraccionar la primera porción; fraccionar una segunda porción del diluyente separado para proveer diluyentes sustancialmente libre de monómero; extruir y formar en pellas las partículas de poliolefina recuperadas para formar pellas de poliolefina; transportar pellas de poliolefina a un área de arrastre; y consumir menos de aproximadamente 445 kilowats de energía por tonelada métrica de poliolefina producida con base en el consumo de electricidad, vapor y gas combustible .

22.- El método de conformidad con la reivindicación 21, que comprende producir por lo menos alrededor de 600 millones de libras de pellas poliolefina por año.

23.- Un método para operar un procedimiento de manufactura de poliolefina, que comprende: alimentar un monómero como un diluyente, y un catalizador a un reactor de polimerización; polimerizar el monómero en el reactor de polimerización para formar partículas de poliolefina; descargar una suspensión desde el reactor de polimerización, en donde la suspensión comprende el monómero, diluyente y partículas de poliolefina; recuperar partículas de poliolefina desde la suspensión separando por lo menos una mayoría del diluyente desde la suspensión; reciclar una primera porción del diluyente separado al reactor de polimerización sin fraccionar la primera porción; fraccionar una segunda porción del diluyente separado para proveer diluyentes sustancialmente libre de monómero; extruir y formar en pellas las partículas de poliolefina recuperadas para formar pellas de poliolefina; transportar pellas de poliolefina a un área de arrastre; y consumir menos de 325 kilowats-horas de electricidad por tonelada métrica de pellas de poliolefina producidas.

24.- El método de conformidad con la reivindicación 23, que comprende operar un purificador de alimentación como un repuesto para ambos tóxicos de catalizador removiéndolos en monómero alimentado al reactor de polimerización y para remover tóxicos de catalizador en la alimentación del diluyente al reactor de polimerización.

25.- El método de conformidad con la reivindicación 23, que comprende circular un refrigerante a través de una camisa de reactor de polimerización y mantener un incremento de temperatura del refrigerante a través de la camisa en el rango de aproximadamente -9-44 °C a aproximadamente 7.22 °C.

26.- El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque descargar una suspensión del reactor de polimerización comprende sustancialmente descargar de manera continua la suspensión del reactor de polimerización.

27.- El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque separar el diluyente de la suspensión comprende destilar el diluyente desde la suspensión y condensar el diluyente destilado sin compresión.

28.- El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque separar el diluyente y separar las partículas de poliolefina comprende : someter la suspensión a un instantánea de alta presión para generar una corriente instantánea que comprende diluyente y corriente de sólidos que comprende diluyente y corriente de sólidos que comprende partículas de poliolefina y diluyente residual; y purgar la corriente de sólidos para remover del diluyente residual de las partículas de poliolefina, en donde la corriente de sólidos no está sujeta a un instantánea de baja presión intermedia.

29.- El método de conformidad con la reivindicación 23, que comprende transportar las partículas de poliolefina separadas desde la suspensión a un tanque de alimentación del extrusor sin sostenimiento intermedio sustancial de las partículas de poliolefina transportadas .

30.- El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque transportar pellas de poliolefina a un área de arrastre comprende transportar las pellas de poliolefina a un silo de pellas mediante una bomba de agua de pellas colocada en una descarga del extrusor/formador de pellas corriente arriba.

31.- Un método para operar un procedimiento de manufactura de poliolefina que comprende: alimentar un monómero como un diluyente, y un catalizador a un reactor de polimerización; polimerizar el monómero en el reactor de polimerización para formar partículas de poliolefina; descargar una suspensión desde el reactor de polimerización, en donde la suspensión comprende monómero, diluyente y partículas de poliolefina; recuperar partículas de poliolefina desde la suspensión separando por lo menos una mayoría del diluyente de la suspensión; reciclar una primera porción del diluyente separado del reactor de polimerización sin fraccionar la primera porción; fraccionar una segunda porción de diluyente separado para proveer diluyentes sustancialmente libre de monómero; extruir y formar pellas las partículas de poliolefina recuperadas para formar pellas de poliolefina; transportar pellas de poliolefina a un área de arrastre; y consumir menos de 144 kilogramos de vapor por tonelada métrica de pellas de poliolefina producidas.

32.- El método de conformidad con la reivindicación 31, que comprende medir un caudal de monómero de etileno alimentado al reactor de polimerización sin un medidor de masa.

33.- El método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque la primera porción de diluyente separado comprende por lo menos alrededor de 80% en peso de la descarga de diluyente en la suspensión desde el reactor de polimerización.

34.- Un método para operar un procedimiento de manufactura de poliolefina, que comprende: alimentar un monómero, un diluyente y un catalizador a un reactor de polimerización; polimerizar el monómero en el reactor de polimerización para formar partículas de poliolefina; descargar una suspensión desde el reactor de polimerización, en donde la suspensión comprende monómero, diluyente, y partículas de poliolefina; recuperar las partículas de poliolefina desde la suspensión separando por lo menos una mayoría del diluyente de la suspensión; reciclar una primera porción del diluyente separado a un reactor de polimerización sin fraccionar la primera porción; fraccionar una segunda porción del diluyente separado para proveer diluyente sustancialmente libre de monómero; extruir y formar en pellas las partículas recuperadas de poliolefina para formar pellas de poliolefina; transportar pellas de poliolefina a un área de arrastre; y consumir menos de 2.8 kilogramos de gas combustible por tonelada métrica de pellas de poliolefina producidas .

35.- El método de conformidad con la reivindicación 34, que comprende activar el catalizador en un activador de catalizador previo a la alimentación de catalizador al reactor de polimerización, en donde el activador del catalizador comprende un recipiente interior que tiene un diámetro interior nominal en el rango de aproximadamente 121.92 cm. a aproximadamente 182.88 cm.

36.- El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque alimentar el diluyente al reactor de polimerización comprende eliminar tóxicos del catalizador desde el diluyente en un purificador de alimentación.

37.- El método de conformidad con la reivindicación 36, que comprende regenerar el purificador de alimentación sin nitrógeno sustancialmente limpio a la atmósfera desde el purificador de alimentación durante la regeneración.

38.- Un método para operar un procedimiento de manufactura de poliolefina, que comprende: alimentar un monómero, un diluyente y un catalizador a un reactor de polimerización; polimerizar el monómero en el reactor de polimerización para formar partículas de poliolefina; descargar una suspensión desde el reactor de polimerización, en donde la suspensión comprende monómero, diluyente, y partículas de poliolefina; recuperar partículas de poliolefina desde la suspensión separando por lo menos una mayoría del diluyente de la suspensión; reciclar una primera porción del diluyente separado al reactor de polimerización sin fraccionar la primera porción; fraccionar una segunda porción del diluyente separado para proveer diluyente sustancialmente libre de monómero; extruir y formar en pellas las partículas de poliolefina recuperadas para formar pellas de poliolefina; transportar pellas de poliolefina a un área de arrastre; y mantener pérdidas de nitrógeno en el sistema de manufactura de poliolefina a una cantidad menor de 26 metros cúbicos normales de nitrógeno por tonelada métrica de pellas de poliolefina producidas.

39.- Un método para operar un procedimiento de manufactura de poliolefina que comprende: alimentar un monómero, un diluyente y un catalizador a un reactor de polimerización, en donde el diluyente comprende isobutano; polimerizar el monómero en el reactor de polimerización para formar partículas de poliolefina; recuperar partículas de poliolefina desde la suspensión separando por lo menos una mayoría del diluyente de la suspensión; reciclar una primera porción del diluyente separado al reactor de polimerización sin fraccionar la primera porción; fraccionar una segunda porción del diluyente separado para proveer diluyente sustancialmente libre de monómero; extruir y formar en pellas las partículas de poliolefina recuperadas para formar pellas de poliolefina; transportar pellas de poliolefina a un área de arrastre; y mantener pérdidas de isobutano de menos de 1.7 kilogramos de isobutano por tonelada métrica de pellas de poliolefina producidas.