PT1660223E

PT1660223E - Processo de polimerização de olefinas com descarga de produto optimizada

Info

Publication number: PT1660223E
Application number: PT05707965T
Authority: PT
Inventors: Andre Lewalle
Original assignee: Total Petrochemicals Res Feluy
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2005-02-08
Publication date: 2007-02-28
Also published as: DK1660223T3; ATE345865T1; WO2005079967A1; CN100431681C; ES2276387T3; CN1917942A; JP4824584B2; DE602005000280T2; EP1660223A1; KR20060126590A; EP1660223B1; EA009911B1; EA200601486A1; JP2007522313A; US7902307B2; KR101129057B1; EP1563898A1; US20100120999A1; DE602005000280D1; US20070036692A1

Description

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DESCRIÇÃO

"PROCESSO DE POLIMERIZAÇÃO DE OLEFINAS COM DESCARGA DE PRODUTO OPTIMIZADA"

Campo da Invenção A presente invenção relaciona-se com melhoramentos na remoção da suspensão de polímero de um reactor para a polimerização de suspensão de olefinas. A presente invenção também se relaciona com um processo de polimerização que ocorre num reactor do tipo loop, em que a descarga da suspensão de polímero decantada é optimizada.

Antecedentes da Invenção

As polimerizações de olefinas, tais como a polimerização de etileno são, muitas vezes, levadas a cabo num reactor do tipo loop utilizando monómero, diluente e catalisador e, opcionalmente, co-monómeros. A polimerização é, de um modo geral, realizada sob condições de suspensão, em que o produto consiste, de um modo geral, em partículas sólidas e está em suspensão num diluente. 0 teor de suspensão do reactor é circulado continuamente com uma bomba para manter uma suspensão eficiente das partículas sólidas do polímero no líquido diluente, sendo o produto geralmente removido por meio de membros de decantação que funcionam num princípio descontínuo para recuperar o produto. Os membros de decantação são utilizados com a finalidade de aumentar a concentração de sólidos da suspensão finalmente recuperada como suspensão do produto. Além disso, o produto é transferido para outro reactor ou descarregado num tanque de expansão, por meio de linhas de expansão, onde a maior parte do diluente e dos monómeros não reagidos são 2 removidos e reciclados. Esta reciclagem tanto pode ser feita por meio de recompressão como de reinjecção no reactor, com ou sem purificação intermédia. Um custo operacional importante está relacionado a esta reciclagem de efluente liquido. As partículas do polímero são secas, pode-se adicionar aditivos e, finalmente, o polímero é extrudido e sedimentado. Esta técnica tem gozado de sucesso internacional sendo produzidas, anualmente, milhões de toneladas de polímeros de etileno. 0 comportamento óptimo dos membros de decantação é conseguido quando a quantidade de polímero recuperado é maximizada em relação à quantidade de fluido efluente que tem de ser reciclado, de modo que o custo da reciclagem pode ser minimizado para uma dada taxa de produção. Tipicamente, o funcionamento da fábrica baseia-se na tentativa de descarregar a mesma quantidade de suspensão de todos os membros de decantação a fim de produzir quedas de pressão equivalentes ao descarregar cada membro, embora esta operação esteja longe de ser ideal. São conhecidas várias alternativas para os membros de decantação convencionais. Por exemplo, o documento 01/05842 descreve um aparelho para remover a suspensão concentrada de uma corrente fluida de suspensão numa conduta, caracterizado por um canal numa área de saída da conduta, sendo a saída adaptada para remover a suspensão de forma contínua. O documento EP 0891990 descreve um processo de polimerização de olefina em que a suspensão do produto é recuperada por meio de uma remoção contínua do produto, mais particularmente, por meio de um apêndice oco, 3 alongado, proporcionado no reactor. Estando o referido apêndice oco em comunicação fluida com uma linha de expansão aquecida e, sendo, deste modo, adaptado para a remoção continua da suspensão do produto.

No entanto, o aparelho e os processos descritos acima têm a desvantagem de que a suspensão removida do reactor ainda contém uma grande quantidade de diluente e outros reagentes, tais como o monómero, o que é, então, necessário serem subsequentemente separados das partículas do polímero e tratados com a finalidade de reutilização no reactor. 0 documento US-A-3 242 150 descreve um reactor do tipo loop que compreende um membro de decantação. Um controlador de nível é proporcionado no membro. A saída do meio de medição de nível é utilizada para controlar o funcionamento dos motores no interior do reactor. A válvula do membro de decantação é aberta periodicamente.

Deste modo, constitui um objectivo da presente invenção proporcionar um processo de polimerização que ocorre num reactor do tipo loop em que a descarga da suspensão de polímero decantada é optimizada. Constitui outro objectivo da invenção proporcionar processos em que as eficiências de decantação da suspensão de polímero e a sua descarga adicional são optimizadas. Constitui ainda um objectivo da presente invenção diminuir a produção de fluido efluente a uma dada taxa de produção de polímero por meio da utilização de descarga optimizada. Constitui outro objectivo, proporcionar um reactor do tipo loop tendo membros de decantação optimizados.

Sumário da Invenção 4

Os presentes objectivos sao atingidos por meio dos processos e dispositivos de acordo com a presente invenção.

Deste modo, a presente invenção relaciona-se com um processo de polimerização para produzir polímeros de olefina num reactor do tipo loop compreendendo os passos de: introduzir no reactor do tipo loop um ou mais reagentes de olefina, catalisadores de polimerização e diluentes e, à medida que os referidos reagentes, catalisadores e diluentes, circulam, polimerizar o referido um ou mais reagentes de olefina para produzir uma suspensão de polímero compreendendo essencialmente diluente líquido e partículas sólidas de polímero de olefina, o referido processo compreendendo ainda um ou mais ciclos de: (a) deixar que a referida suspensão de polímero decante num ou mais membros de decantação ligados ao referido reactor, (b) monitorizar o volume da suspensão de polímero decantado num membro de decantação desde a sua descarga anterior, (c) descarregar do referido membro de decantação, um volume predeterminado de suspensão de polímero substancialmente igual ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior. A presente invenção também se relaciona com um reactor do tipo loop adequado para o processo de polimerização de olefina compreendendo: uma pluralidade de tubos interligados que definem um trajecto de fluxo para uma suspensão de polímero, a referida suspensão consistindo, essencialmente, num reagente de olefina, um catalisador de 5 polimerização, diluente líquido e partículas sólidas de polímero de olefina, um meio para introduzir o reagente de olefina, o catalisador de polimerização e o diluente no referido reactor, uma bomba adequada para manter a suspensão de polímero em circulação no referido reactor, um ou mais membros de decantação ligados aos tubos do referido reactor, pelo menos um meio de medição adequado para inferir o volume da suspensão decantado no interior dos membros de decantação, tal como, por exemplo, por meio de técnicas de modelação matemáticas ou estatísticas, incluindo redes neuronais e pelo menos um meio de controlo de válvula ligado de forma operativa ao referido meio de medição e à válvula dos referidos membros de decantação. 0 processo e o reactor de acordo com a presente invenção apresentam várias vantagens em relação ao estado da técnica anterior, tais como possibilitar uma descarga optimizada de suspensão decantada dos membros de decantação numa zona de recuperação do produto. 0 volume de suspensão de polímero que decanta num membro de decantação pode ser diferente de um membro de decantação para o outro, de acordo com a posição do referido membro de decantação no reactor do tipo loop e com as suas características geométricas. 0 presente processo permite que os membros de decantação sejam completamente esvaziados em cada descarga sem substancialmente descarregar a suspensão não decantada complementar, o que imporia uma grave sobrecarga à secção de reciclagem de fluido para uma produção de polímero adicional mínima. 0 presente processo também permite que não permaneça qualquer polímero decantado no membro de decantação quando este é encerrado. Isto também diminui, de forma significativa, o risco de entupimento do membro de 6 decantação. Na realidade, tal entupimento é, muitas vezes, devido à polimerização da massa da suspensão decantada sob condições de polimerização activas no membro de decantação, que tem caracteristicas fracas de remoção de calor. A presente invenção será ainda descrita em pormenores aqui adiante. A descrição é dada apenas a titulo de exemplo e não limita a invenção. Os numerais de referência referem-se às figuras aqui apensas.

Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 ilustra uma representação esquemática de um reactor de polimerização de um loop de acordo com uma forma de realização da presente invenção. A Figura 2 ilustra uma vista lateral em corte transversal de uma secção do reactor do tipo loop da Figura 1, apresentando dois elementos de decantação posicionados na referida secção com as suas ligações à referida secção tendo ângulos alfa diferentes a partir de uma linha horizontal. A Figura 3 é uma representação esquemática de um reactor de polimerização de loop duplo de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Descrição Pormenorizada da Invenção

Os processos de polimerização de acordo com a presente invenção são adequados para produzir um efluente que compreende uma suspensão de sólidos em partículas suspensas num meio líquido. Tais processos de reacção incluem, mas não se limitam àqueles que se tornaram conhecidos na técnica como polimerizações em forma de partícula. 7

Esta invenção é particularmente adequada para os processos de polimerização que ocorrem em reactores do tipo loop para a produção de polímero, mais particularmente de polietileno, em que é formado um efluente da polimerização que é uma suspensão de sólidos de polímero em partículas suspensos num meio líquido, oriqinalmente o diluente da reacção e reaqentes não reagidos. A presente invenção é adequada para os processos de polimerização para o fabrico de polímeros de olefina em partículas que consistem na polimerização catalítica ou co-polimerização de uma ou várias olefinas, tais como as olefinas C2 a C8 num diluente contendo o monómero a ser polimerizado, sendo a suspensão de polimerização circulada num reactor do tipo loop ao qual o material de partida é alimentado e do qual o polímero formado é removido. Exemplos de monómeros adequados incluem, mas não se limitam àqueles que têm 2 a 8 átomos de carbono por molécula, tais como etileno, propileno, penteno, butadieno, isopreno, 1-hexeno e outros semelhantes. A reacção de polimerização pode ser levada a cabo a uma temperatura de 50 a 120°C, preferencialmente, a uma temperatura de 70 a 115°C, mais preferencialmente, a uma temperatura de 80 a 110°C e a uma pressão de 20 a 100 bars, preferencialmente, a uma pressão de 30 a 50 bars, mais preferencialmente, a uma pressão de 37 a 45 bars.

Numa forma de realização preferida, a presente invenção é particularmente adequada para a polimerização de etileno em diluente isobutano. A polimerização adequada de etileno inclui, mas não se limita à homopolimerização de etileno, a co-polimerização de etileno e um co-monómero de 1-olefina 8 superior, tal como 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno ou 1-deceno. Numa forma de realização da presente invenção, o referido co-monómero é 1-hexeno. 0 etileno polimeriza-se num diluente liquido na presença de um catalisador, opcionalmente um co-catalisador, opcionalmente um co-monómero, opcionalmente hidrogénio e opcionalmente outros aditivos, produzindo, deste modo, uma suspensão de polimerização.

Conforme utilizado neste contexto, o termo "suspensão de polimerização" ou "suspensão de polimero" ou "suspensão" significa, substancialmente, uma composição de fases múltiplas incluindo, pelo menos, partículas sólidas de polímero e uma fase líquida e permitindo que uma terceira fase (gás) esteja presente pelo menos localmente no processo, sendo a fase líquida a fase contínua. Os sólidos incluem o catalisador e a olefina polimerizada, tal como o polietileno. Os líquidos incluem um diluente inerte, tal como o isobutano, com o monómero dissolvido, tal como o etileno e, opcionalmente, um ou mais co-monómeros, agentes de controlo de peso molecular, tal como o hidrogénio, agentes anti-estáticos, agentes antifouling, sequestrantes e outros aditivos do processo.

Os diluentes adequados são bem conhecidos na técnica e incluem hidrocarbonetos que são inertes, ou pelo menos, essencialmente inertes e líquidos sob as condições de reacção. Os hidrocarbonetos adequados incluem isobutano, n-butano, propano, n-pentano, isopentano, neopentano, iso-hexano e n-hexano, sendo o isobutano o preferido. 9

Os catalisadores adequados são bem conhecidos na técnica. Os exemplos de catalisadores adequados incluem, mas não se limitam a óxido de crómio, tal como aqueles suportados em sílica, catalisadores organometálicos incluindo aqueles conhecidos na técnica como catalisadores "Ziegler" ou "Ziegler-Natta", catalisadores do tipo metaloceno e outros semelhantes. Conforme utilizado neste contexto, o termo "co-catalisador" refere-se a materiais que podem ser utilizados em conjunto com um catalisador com a finalidade de melhorar a actividade do catalisador durante a reacção de polimerização. A suspensão de polimerização é mantida em circulação num reactor do tipo loop compreendendo uma pluralidade de tubos interligados, tais como secções de tubos verticais revestidos, ligadas por meio de tubos em forma de cotovelo. 0 calor da polimerização pode ser extraído por meio de água de arrefecimento que circula no revestimento do reactor. A referida polimerização pode ser realizada num reactor de um loop ou em reactores de dois ou mais loops, de acordo com a presente invenção, que podem ser utilizados em paralelo ou em série. Os referidos reactores são destinados a funcionar num modo de líquido total. Quando utilizados em série, os mesmos podem ser ligados através de meios tais como, por exemplo, um ou mais membros de decantação do primeiro reactor. 0 polímero produzido pode ser removido do reactor do tipo loop juntamente com algum diluente através de pelo menos um membro de decantação no qual o teor de sólido é aumentado no que diz respeito à sua concentração no corpo do reactor.

Os membros de decantação podem estar em ligação fluida contínua com a "zona de recuperação do produto". Conforme 10 utilizado neste contexto, a "zona de recuperação do produto" inclui, mas não se limita a linhas de expansão aquecidas ou não aquecidas, tanque de expansão, ciclones, filtros e os sistemas associados de recuperação de vapor e de recuperação de sólidos ou linhas de transferência para outro reactor ou o referido outro reactor quando vários reactores estão ligados em série.

Quando não há reactor presente a jusante dos membros de decantação, a suspensão extraída pode ser despressurizada e transferida por meio de, por exemplo, linhas de expansão aquecidas ou não aquecidas para um tanque de expansão onde o polímero e o monómero não reagido e/ou os co-monómeros e o diluente são separados. A desgasificação do polímero pode ser ainda completada numa coluna de purga.

Quando pelo menos um reactor se encontra presente a jusante dos membros de decantação, a suspensão extraída é transferida por meio de linhas de expansão para o próximo reactor. A transferência é possibilitada injectando-se a suspensão no reactor a jusante num ponto onde a pressão é mais baixa do que a pressão na saída dos membros de decantação. A presente invenção relaciona-se, mais particularmente, a um processo de polimerização para produzir polímeros de olefinas num reactor do tipo loop conforme descrito acima, o referido processo compreendendo um ou mais ciclos de: (a) deixar que a referida suspensão de polímero decante num ou mais membros de decantação ligados ao referido reactor, 11 (b) monitorizar o volume da suspensão de polimero decantado num membro de decantação desde a sua descarga anterior, (c) descarregar do referido membro de decantação, um volume predeterminado de suspensão de polimero substancialmente igual ao volume de suspensão de polimero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior.

Conforme utilizado neste contexto, o termo "substancialmente igual" refere-se a um volume ± 20% igual ao volume de dispersão decantado num dado membro de decantação.

Conforme utilizado neste contexto, o termo "igual" refere-se ao um volume ± 5% igual ao volume de dispersão decantado num dado membro de decantação.

Numa forma de realização da presente invenção, pode ser descarregado um volume predeterminado de suspensão de polimero, que é igual ao volume de suspensão de polimero decantado num dado membro de decantação. Numa outra forma de realização, pode ser descarregado um volume predeterminado de suspensão de polimero que é superior ao volume de suspensão de polimero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior. O processo de acordo com a presente invenção apresenta várias vantagens em relação ao estado da técnica anterior, tais como permitir uma descarga optimizada de suspensão decantada dos membros de decantação para uma zona de recuperação do produto. O presente processo permite que os membros de decantação sejam completamente esvaziados em 12 cada descarga sem substancialmente descarregar a suspensão não decantada complementar, o que imporia uma grave sobrecarga à secção de reciclagem de fluido para uma produção de polímero adicional mínima.

Numa forma de realização, o presente processo é ainda caracterizado por compreender um ou mais ciclos de: (a) deixar que a referida suspensão de polímero decante num ou mais membros de decantação ligados ao referido reactor, (b) avaliar o tempo T necessário para a decantação de um volume predeterminado de suspensão de polímero num dado membro de decantação depois do encerramento anterior daquele dado membro de decantação, (c) desencadear a descarga do referido volume predeterminado de suspensão de polímero decantado do referido dado membro de decantação para uma zona de recuperação do produto no referido tempo T depois do encerramento anterior do referido membro e (d) descarregar durante um período predeterminado At, o referido volume predeterminado de suspensão de polímero decantado do referido membro de decantação, em que o referido volume predeterminado é substancialmente igual ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior.

Numa outra forma de realização, o presente processo é ainda caracterizado por compreender um ou mais ciclos de: (a) deixar que a referida suspensão de polímero decante num ou mais membros de decantação ligados ao referido reactor, (b) avaliar o volume de polímero decantado num membro desde a sua descarga anterior, (c) ajustar a velocidade de abertura da válvula e/ou a abertura de um dispositivo de ajuste de fluxo de modo que o volume descarregado do membro seja substancialmente igual ao volume decantado avaliado. 13

De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o referido processo compreende o passo de ajustar o tempo de abertura de um membro de decantação de tal modo que o volume de suspensão de polímero a ser descarregado do referido membro de decantação seja substancialmente igual ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, o referido processo compreende o passo de ajustar o tempo entre duas descargas para um membro de decantação de tal modo que o volume de suspensão de polímero a ser descarregado seja substancialmente igual ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior.

De acordo com ainda outra forma de realização da presente invenção, o referido processo compreende o passo de ajustar a abertura da descarga de um membro de decantação de tal modo que o volume de suspensão de polímero a ser descarregado do referido membro de decantação seja substancialmente igual ao volume do volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior.

Os presentes processos podem ser adequadamente realizados e num reactor convencional de um loop ou de loop duplo. No caso de um reactor de um loop, a presente invenção facilita o tratamento da corrente de reciclagem. No caso de um reactor de loop duplo a presente invenção minimiza a transferência do co-monómero para o segundo reactor. A presente invenção abrange ainda reactores de um loop ou de loop duplo que compreendem um meio adequado de medição para 14 inferir as caracteristicas de decantação em cada membro de decantação e o volume de suspensão decantado dentro dos referidos membros e um meio em ligação operacional com os membros de decantação do referido reactor.

Com referência agora aos desenhos, a Figura 1 ilustra, de forma esquemática, um exemplo de um reactor de um loop 1 para utilização na invenção. 0 referido reactor do tipo loop 1 compreende uma pluralidade de tubos interligados 9. Será entendido que, enquanto o reactor do tipo loop 1 é ilustrado com seis tubos verticais, o referido reactor do tipo loop 1 pode ser equipado como menos ou mais tubos, tais como 4 ou mais tubos, por exemplo, entre 4 e 20 tubos verticais. As secções verticais dos segmentos dos tubos 9 são, de preferência, proporcionadas com revestimentos de aquecimento 10. O calor da polimerização pode ser extraído por meio de água de arrefecimento que circula nestes revestimentos do reactor. Os reagentes são introduzidos no reactor 1 por meio da linha 3. O catalisador, opcionalmente em conjunto com um co-catalisador ou agente de activação, é injectado no reactor 1 por meio da conduta 17. Deve ser entendido que a Figura 1 é uma ilustração simplificada de um reactor do tipo loop e que o referido diluente, co-monómeros, monómeros, catalisadores e outros aditivos podem entrar no reactor separadamente. Numa forma de realização preferida, conforme aqui ilustrada, os catalisadores são introduzidos imediatamente a montante a partir da bomba de circulação 2, do diluente, do monómero, dos potenciais co-monómeros e dos aditivos de reacção, imediatamente a jusante da bomba de circulação 2. A suspensão de polimerização é circulada de forma direccional por todo o reactor do tipo loop 1, conforme 15 ilustrado pelas setas 6 por um ou mais bombas, tais como a bomba de fluxo axial 2. A bomba pode ser accionada por um motor eléctrico 5. Conforme utilizado neste contexto, o termo "bomba" inclui qualquer dispositivo para accionamento de compressão, elevação da pressão de um fluido, por exemplo, por meio, de um pistão ou um conjunto de impulsores rotativos 4. 0 reactor 1 é ainda equipado como um ou mais membros de decantação 7 liqados aos tubos 9 do reactor 1. Embora só estejam ilustrados na Figura 1 cinco membros de decantação 7A a 7E, o presente processo abrange um reactor do tipo loop que compreende um ou mais membros de decantação. Numa forma de realização da presente invenção, o referido reactor do tipo loop compreende 1 a 20 membros de decantação, preferencialmente, 4 a 12 membros de decantação, mais preferencialmente, 6 a 10 membros de decantação.

De referência, os membros de decantação 7 são fornecidos com uma válvula de isolamento 19. Estas válvulas 19 podem ser, por exemplo, válvulas de esferas. Estas válvulas 19 são abertas sob condições normais e podem ser fechadas, por exemplo, para isolar um membro de decantação do funcionamento. As referidas válvulas podem ser fechadas quando a pressão do reactor cai abaixo de um valor determinado. suspensão de polímero quando

Além disso, os membros de decantação podem ser proporcionados com válvulas de remoção ou de descarga do produto 15. A válvula de descarga 15 pode ser qualquer tipo de válvula que pode permitir uma descarga continua ou periódica de suspensão de polímero quando está 16 completamente aberta. A suspensão de polímero decantada nos membros de decantação 7 pode ser removida por meio de uma ou mais linhas de recuperação do produto 8, por exemplo, para uma zona de recuperação do produto. A válvula de descarga 15 que pode ser utilizada nesta invenção pode ser qualquer tipo de válvula que pode permitir uma descarga contínua ou periódica de uma suspensão de polímero, quando está completamente aberta. Uma válvula em ângulo, ou válvulas de esferas, podem ser utilizadas adequadamente. Por exemplo, a válvula pode ter uma estrutura tal que as matérias sólidas são impedidas de se acumularem ou de se precipitarem na porção do corpo principal da válvula. No entanto, o tipo de estrutura da válvula de descarga pode ser seleccionada pelos especialistas na técnica, conforme necessário. 0 referido reactor do tipo loop 1 compreende ainda um meio de medição 21, um ou mais, localizados no membro e/ou no reactor, que permitem inferir as características de decantação em cada membro de decantação e meio de controlo da válvula 22 em comunicação operativa com o referido meio de medição 21 e com as válvulas 15 dos membros de decantação 7. Qualquer dispositivo de medição convencional pode ser utilizado para inferir o volume da suspensão de polímero decantada nos elementos de decantação 7, que pode, então, transmitir um sinal ao meio de controlo da válvula 22, por exemplo, para descarregar o volume decantado, quando um volume predeterminado é alcançado num dado membro de decantação. Exemplos de dispositivos adequados incluem, mas não se limitam a calibrador de densidade de raio gama, ou dispositivos de radiografia de nível ou dispositivos de medição sonométrica. Estas medidas podem ser transmitidas 17 directamente ao meio de controlo da válvula ou serem introduzidas num modelo matemático ou estatístico cuja saída é transmita ao meio de controlo da válvula. A Figura 2 ilustra uma secção do reactor do tipo loop 1 da Figura 1. Dois membros de decantação 7A e 7B são ligados a uma secção do referido reactor, o membro de decantação 7A com a área de contacto 13A e o membro de decantação 7B com a área de contacto 13B. Os referidos membros de decantação 7A e 7B estão também ilustrados, respectivamente, com os volumes arbitrários VI e V2. 0 membro de decantação 7A situado na secção curva 11 do reactor pode ter um diâmetro Dl idêntico ao diâmetro D2 do membro de decantação 7B localizado numa secção recta do referido reactor. No entanto, devido à sua posição caracterizada pelo ângulo alfa 16, delimitado a partir de uma linha horizontal 12 pela linha 18, o membro de decantação 7A tem características de decantação diferentes em comparação com o membro de decantação 7B. A sua localização na porção curva do tubo 9 modifica a quantidade de suspensão de polímero que decanta no membro de decantação 7A em comparação com o membro de decantação 7B, por um dado tempo T. Devido ao posicionamento do membro de decantação 7A na secção em forma de cotovelo do reactor, o referido membro de decantação não é equivalente em termos de taxa de decantação com os outros membros de decantação. Mais precisamente, a taxa que a suspensão decanta na parte inferior de um membro de decantação não é igual para todos os membros.

Ao fixar os parâmetros do presente processo o volume da suspensão decantada em cada membro de decantação pode ser inferida utilizando o meio de medições 21. 0 meio de 18 medições 21 pode indicar, directamente ou por meio de um modelo matemático ou estatístico, quando a profundidade da suspensão de polímero decantada está fora da gama desejada representada arbitrariamente pela linha 14. Neste momento, é transmitido um sinal ao meio de controlo da válvula 22. 0 meio de controlo da válvula 22, então, accionará a válvula de descarga 15 dos referidos membros e, deste modo, controlará a descarga da suspensão de polímero decantada dos referidos membros de decantação.

Nos referidos membros de decantação 7 a suspensão de polimerização decanta de modo que a suspensão que sai do reactor é mais concentrada em sólido do que a suspensão em circulação. A sua concentração é, na realidade, a mais alta possível, uma vez que na fase de decantação as partículas sólidas do polímero estão em estreito contacto umas com as outras. A fase líquida ocupa apenas a porosidade interna e intergranular dos sólidos. 0 presente processo e reactor permitem a descarga optimizada de suspensão decantada do referido membro e, deste modo, permitem limitar a quantidade de diluente que tem de ser tratada e realimentada ao reactor. Tipicamente, a suspensão de polímero decantada compreende de 60 a 65% de partículas de polímero, ao passo que a suspensão não decantada no referido membro compreende de 30 a 45% de partículas de polímero.

De acordo com uma forma de realização da presente invenção, quando é atingido um volume predeterminado de suspensão de polímero decantado num dado membro de decantação no tempo T, a descarga daquele membro em particular é desencadeada. O membro de decantação é accionado durante um tempo At 19 necessário para permitir a descarga completa do referido volume predeterminado. 0 referido volume V pode ser descarregado, de forma eficiente, ajustando o tempo de abertura do referido membro de decantação. Numa outra forma de realização, o referido volume V pode ser descarregado, de forma eficiente, ajustando a abertura da descarga do referido dado membro de decantação, de modo a limitar o volume descarregado do referido membro para o volume V. Numa forma de realização da presente invenção, a descarga da referida suspensão de polímero decantado dos referidos membros de decantação é desencadeada quando a referida suspensão decantada atingiu um volume predeterminado óptimo nos referidos membros de decantação. 0 ajuste da abertura da descarga de um dado membro de decantação inclui, mas não está limitado a reduzir ou ampliar o tamanho da abertura de uma válvula de descarga ou adicionar, a jusante da referida válvula, outro dispositivo regulador de fluxo de abertura ajustável mais pequena ou uma redução ajustável de abertura mais pequena. 0 presente processo abrange quaisquer meios de medição capazes de determinar o volume de suspensão decantada num tempo T num membro de decantação. 0 passo de monitorização pode ser realizado utilizando meios de medições seleccionados do grupo que compreende um meio de radiografia de nível e sondas de raio gama ou utilizando modelos. A descarga da referida suspensão de polímero decantada dos referidos membros de decantação por meio de válvulas de 20 descarga para uma zona de recuperação do produto é realizada de tal maneira que o volume descarregado de um membro de decantação é substancialmente igual ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior.

De acordo com a presente invenção, o accionamento da válvula de descarga é controlada pelo meio de controlo da válvula 22 que também pode estar ligado de forma operativa ao referido meio de controlo de volume 21, por exemplo. 0 meio de controlo da válvula 22 permite o ajuste e o controlo da abertura periódica a frequências predeterminadas e a sequência dos membros de decantação para permitir a descarga contínua ou periódica da referida suspensão de polímero. Podem ser utilizados outros meios de controlo, tais como controladores de pressão e controladores de fluxo, transdutores de fluxo e sensores de fluxo, a fim de melhor afinar o processo de descarga. O processo e o reactor de acordo com a invenção proporcionam a vantagem de optimizar a descarga de suspensão de polímero decantado de um dado membro de decantação sem descarregar suspensão não decantada adicional, reduzindo, deste modo, a quantidade de diluente a ser reciclado e reduzindo ainda os custos operacionais.

Numa outra forma de realização, o reactor do tipo loop de acordo com a presente invenção compreende membros de decantação em que a área de contacto entre o referido membro de decantação e o referido tubo do reactor está a um ângulo alfa na gama de 0 o a 60° a partir de uma linha horizontal. 21 A presente invenção também abrange um reactor do tipo loop adequado para um processo de polimerização de olefinas compreendendo dois ou mais membros de decantação ligados aos tubos do referido reactor, em que o volume efectivo ou a taxa de decantação de pelo menos um membro de decantação é substancialmente diferente do volume efectivo ou a taxa de decantação de pelo menos outro membro de decantação.

Conforme utilizado neste contexto, o termo "volume efectivo" refere-se ao volume de suspensão de polímero que pode decantar num membro de decantação se a decantação for contínua sob as mesmas condições de circulação no reactor. Este volume efectivo pode ser menor do que o volume total do membro de decantação pelo facto da turbulência criada sobre a parte superior do membro impedir a decantação até a parte superior do membro.

Conforme utilizado neste contexto, o termo "taxa de decantação" refere-se ao volume do polímero produzido presentemente que pode decantar num dado membro de decantação por unidade de tempo quando o volume decantado é de 50% do volume efectivo definido anteriormente.

Conforme utilizado neste contexto, o termo "substancialmente diferente" refere-se a uma diferença superior a 2%. A presente invenção também abrange um reactor do tipo loop, conforme descrito acima, em que os membros de decantação são modificados e/ou concebidos de modo a obter uma taxa de decantação e/ou um volume de decantação substancialmente diferentes em cada membro de decantação. 22

Numa forma de realização da presente invenção, o reactor do tipo loop compreende membros de decantação que têm um diâmetro interno na gama de 0,2 a 0,5 vezes o diâmetro interno D3 dos tubos do referido reactor.

Numa outra forma de realização da presente invenção, os membros de decantação ligados a uma secção do referido reactor do tipo loop podem ter um diâmetro interno na gama de 0,3 a 0,5 vezes o diâmetro interno da referida secção de tubo do reactor. A presente invenção é particularmente adequada para a descarga de reactores de loops múltiplos ligados em série. A Figura 3 representa um reactor de loop duplo 100/116, compreendendo dois reactores de um loop 100, 116, que estão interligados em série. Ambos os reactores 100, 116 consistem numa pluralidade de tubos interligados 104. De preferência, as secções verticais dos segmentos de tubo 104 são proporcionadas com revestimentos de aquecimento 105. Os reagentes são introduzidos nos reactores 100 por meio da linha 107. O catalisador, opcionalmente em conjunto com um co-catalisador ou agente de activação, pode ser injectado num ou ambos os reactores 100 e 116 por meio da conduta 106. A suspensão de polimerização é circulada de forma direccional por todo o reactor do tipo loop 100, 116 conforme ilustrado pelas setas 108 por meio de uma ou mais bombas, tais como a bomba de fluxo axial 101. As bombas podem ser accionadas por um motor eléctrico 102. As bombas podem ser equipadas com um conjunto de impulsores rotativos 103. Os reactores 100, 116 são ainda equipados com um ou mais membros de decantação 109 ligados aos tubos 104 dos reactores 100, 116. Os membros de decantação 109 são, de 23 preferência, proporcionados com uma válvula de isolamento 110. Além disso, os membros de decantação podem ser proporcionados com válvulas de remoção ou de descarga do produto 111 ou podem estar em comunicação directa com a secção a jusante. A jusante da saida do membro de decantação 109 do reactor 100, é proporcionada uma linha de transferência 112 que permite transferir a suspensão de polímero decantada nos membros de decantação 109 para o reactor 116, de preferência, por meio de uma válvula de pistão 115. Ao longo da linha de transferência 112, uma válvula de três vias 114 pode desviar o fluxo para uma zona de recuperação do produto, se o reactor de loops múltiplos tiver de ser utilizado numa configuração paralela. A suspensão de polímero decantada nos membros de decantação 109 do reactor 100 pode ser removida por meio de uma ou mais linhas de recuperação de produto 113, por exemplo, para uma zona de recuperação do produto.

Ambos os reactores 100 e 106 e/ou os seus respectivos membros de decantação estão ainda ligados de forma operativa ao meio de medição 210, que estão adicionalmente em comunicação operativa com o meio de controlo da válvula 220, directamente ou por meio de modelos matemáticos ou estatísticos. A presente invenção abrange tipos diferentes de meios de medição e meios de controlo de válvula que podem atingir o objectivo da invenção. A invenção é também aplicável a meios mecânicos, hidráulicos ou outros para transmitir informação. Em quase todos os sistemas de controlo será utilizada alguma combinação de sinais eléctricos, pneumáticos, mecânicos ou hidráulicos. No entanto, a utilização de qualquer outro tipo de transmissão de sinal, 24 compatível com o processo e o equipamento em utilização, encontra-se no âmbito da invenção. 0 accionamento e o controlo de um processo de descarga periódico pode ser implementado utilizando equipamento eléctrico, análogo, electrónico digital, pneumático, hidráulico, mecânico ou outros tipos semelhantes de equipamento ou combinações de um ou mais equipamentos destes tipos. Um meio computacional é utilizado na forma de realização preferida desta invenção para operar e controlar os parâmetros do processo. Computadores e outros tipos de dispositivos de computação podem ser utilizados com a invenção. A presente invenção também se relaciona com um meio computacional que compreende um controlador do processo ligado, de forma operativa, às válvulas de descarga dos referidos membros de decantação.

Os presentes processos e reactores permitem a descarga de cada membro de decantação a um tempo diferente e durante um período de tempo diferente, controlando, deste modo, o volume da suspensão de polímero a ser descarregada do referido membro, de tal modo que o referido volume de descarga é substancialmente igual ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a descarga anterior do referido membro sem descarregar suspensão não decantada adicional, de forma substancial. 0 ajuste da duração da abertura da válvula de descarga de cada membro de decantação pode ser uma função de (a) a posição de cada membro de decantação no reactor do tipo loop e/ou (b) a característica geométrica de cada membro de 25 decantação e/ou (c) o volume de suspensão de polímero decantado em cada membro de decantação.

Isto proporciona a vantagem de optimização da descarga da suspensão de polímero decantada de um dado membro de decantação sem descarregar suspensão não decantada adicional, reduzindo, deste modo, a quantidade de diluente a ser reciclado e reduzindo ainda os custos operacionais.

Embora a presente invenção tenha sido descrita com pormenores consideráveis com referência a certas variações preferidas da mesma, são possíveis outras variações. Deste modo, o espírito e o âmbito das reivindicações apensas não devem ser limitados às variações preferidas aqui descritas.

Lisboa, 17 de Janeiro de 2007

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Reactor do tipo loop adequado para um processo de polimerização de olefinas, compreendendo: uma pluralidade de tubos interligados que definem um trajecto de fluxo para uma suspensão de polimero, a referida suspensão consistindo essencialmente num reagente de olefina, um catalisador de polimerização, diluente liquido e partículas sólidas de polimero de olefina, um meio para introduzir o reagente de olefina, o catalisador de polimerização e o diluente no referido reactor, uma bomba adequada para manter a suspensão de polimero em circulação no referido reactor, um ou mais membros de decantação ligados aos tubos do referido reactor, - pelo menos um meio de medição adequado para inferir o volume da suspensão decantado no interior dos membros de decantação e caracterizado por compreender ainda: pelo menos um meio de controlo de válvula ligado de forma operativa ao referido meio de medição e à válvula dos referidos membros de decantação. 2

2. Reactor do tipo loop de acordo com a reivindicação 1, em que o meio de controlo actua sobre o intervalo entre duas aberturas da válvula.

3. Reactor do tipo loop de acordo com a reivindicação 1, em que o meio de controlo actua sobre a duração da abertura da válvula.

4. Reactor do tipo loop de acordo com a reivindicação 1, em que o meio de controlo actua sobre a abertura da descarga da válvula.

5. Reactor do tipo loop de acordo com as reivindicações 1-4, em que a suspensão que sai do membro de decantação é injectada directamente num segundo reactor do tipo loop.

6. Processo de polimerização para produzir polímeros de olefinas num reactor do tipo loop compreendendo os passos de: introduzir no reactor do tipo loop um ou mais reagentes de olefina, catalisadores de polimerização e diluentes e, à medida que os referidos reagentes, catalisadores e diluentes circulam, polimerizar o referido um ou mais reagentes de olefina para produzir uma suspensão de polímero compreendendo essencialmente diluente líquido e partículas sólidas de polímero de olefina, o referido processo compreendendo ainda um ou mais ciclos de: (a) deixar que a referida suspensão de polímero decante num ou mais membros de decantação ligados ao referido reactor, e 3 (b) descarregar do referido membro de decantação um volume predeterminado de suspensão de polímero correspondente ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior, o referido volume predeterminado diferindo em ± 20%, preferencialmente, em ± 15%, mais preferencialmente, em ± 10%, mais preferencialmente, em ± 5% do volume da suspensão de polímero decantada no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, compreendo um ou mais ciclos de: (a) deixar que a referida suspensão de polímero decante num ou mais membros de decantação ligados ao referido reactor, (b) monitorizar o volume da suspensão de polímero decantada num membro de decantação desde a sua descarga anterior, (c) descarregar do referido membro de decantação, um volume predeterminado de suspensão de polímero substancialmente igual ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior.

8. Processo de acordo com a reivindicação 6, compreendo um ou mais ciclos de: (a) deixar que a referida suspensão de polímero decante num ou mais membros de decantação ligados ao referido reactor, (b) avaliar o tempo T necessário para a decantação de um volume predeterminado de suspensão de polímero num dado 4 membro de decantaçao depois do encerramento anterior daquele dado membro de decantação, (c) desencadear a descarga do referido volume predeterminado de suspensão de polimero decantado do referido dado membro de decantação para uma zona de recuperação do produto e (d) descarregar durante um período predeterminado At, o volume predeterminado de suspensão de polímero decantado do referido membro de decantação, em que o referido volume predeterminado é substancialmente igual ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior.

9. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 8, compreendendo o passo de ajustar o tempo de abertura de um membro de decantação, de tal modo que o volume de suspensão de polímero a ser descarregado do referido membro de decantação seja substancialmente igual ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior.

10. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 9, compreendendo o passo de ajustar o tempo entre duas descargas para um membro de decantação, de tal modo que o volume de suspensão de polímero a ser descarregado do referido membro de decantação seja substancialmente igual ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior.

11. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 10, compreendendo o passo de ajustar a abertura da descarga 5 de um membro de decantação, de tal modo que o volume de suspensão de polímero a ser descarregado do referido membro de decantação seja substancialmente igual ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior.

12. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 11, compreendendo o passo de avaliar o volume de polímero decantado num membro de decantação desde a sua descarga anterior e ajustar a velocidade de abertura da válvula e/ou a abertura de um dispositivo de ajuste de fluxo, de modo que o volume descarregado do membro de decantação seja substancialmente igual ao volume decantado avaliado.

13. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 12, compreendendo o passo de descarregar de um membro de decantação um volume predeterminado de suspensão de polímero igual ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior.

14. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 12, compreendendo o passo de descarregar de um membro de decantação um volume predeterminado de suspensão de polímero superior ao volume de suspensão de polímero decantado no referido membro de decantação desde a sua descarga anterior. Lisboa, 17 de Janeiro de 2007