PT2004323E

PT2004323E - Lavagem num reactor de vários circuitos

Info

Publication number: PT2004323E
Application number: PT07727381T
Authority: PT
Inventors: Louis Fouarge; Daan Dewachter
Original assignee: Total Petrochemicals Res Feluy
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2010-05-06
Also published as: EP2004323B1; DE602007004836D1; WO2007113167A1; ATE457829T1; US20090246092A1; ES2340627T3; EA200802094A1; US7985378B2; KR101176388B1; KR20080114755A; JP5179466B2; EP1839742A1; EP2004323A1; CN101410176B; EA014616B1; DK2004323T3; JP2009531498A; CN101410176A

Description

-1 - DESCRIÇÃO "LAVAGEM NUM REACTOR DE VÁRIOS CIRCUITOS"

Descrição

Esta invenção diz respeito a um reactor de vários circuitos em que um dos ramais de sedimentação, que transfere um produto de polímero de um circuito para outro, pode ser colocado fora de serviço ou reaberto, sem interferir com o funcionamento do dito reactor de vários circuitos. 0 polietileno de alta densidade (PEAD) foi primeiro produzido através de polimerização por adição efectuada num líquido, um solvente, para o polímero resultante. Este método foi rapidamente substituído por polimerização na presença de lamas de acordo com Ziegler ou Phillips. Mais especificamente, a polimerização de lamas foi efectuada de maneira contínua num tubo do reactor de circuitos. É formado um efluente da polimerização que consiste numa lama de partículas sólidas de polímero suspensas num meio líquido, habitualmente o diluente de reacção e monómero não-reactivo (ver, por exemplo, US-A-2 825 721) . É desejável separar o polímero e o meio líquido, compostos por um diluente inerte e monómeros não-reactivos, sem expor o meio líquido à contaminação, de modo que o dito meio líquido possa ser reciclado na área de polimerização com o mínimo ou nenhuma purificação. Tal como descrito em US-A-3 152 872, uma lama de polímero e o meio líquido são recolhidos num ou mais ramais de sedimentação do reactor de -2- lamas, a partir do qual as lamas são regularmente descarregadas para uma câmara de ignição funcionando, assim, de maneira intermitente. A mistura é descarregada para remover o meio liquido do polimero. É posteriormente necessário comprimir novamente o diluente de polimerização vaporizado de modo a condensá-lo numa forma liquida antes de o reciclar como diluente liquido na área de polimerização após purificação, se necessário.

Regra geral, os ramais de sedimentação melhoram a concentração de polimero nas lamas extraídas do reactor. Contudo, apresentam vários problemas, pois obrigam a uma técnica intermitente num processo continuo. As patentes ES-A-0 891 990 e US-A-6 204 344 revelam dois métodos para diminuir o comportamento intermitente do reactor e, desse modo, aumentar a concentração de sólidos (EP-A-0 891 990). Um dos métodos consiste na substituição do funcionamento intermitente dos ramais de sedimentação através de uma recuperação continua da lama enriquecida. Outro método consiste na utilização de uma bomba de distribuição mais forte (US-A-6 204 344).

Mais recentemente, a patente EP-A-1410843 divulgou um reactor de circuitos de lamas constituído, num dos circuitos, por uma conduta de derivação que liga dois pontos do mesmo circuito através de um percurso alternativo com um tempo de transmissão diferente do que aquele do percurso principal para a melhoria da homogeneidade das lamas em circulação.

As homo- e co-polimerizações referidas podem também ser efectuadas em sistemas de duplos circuitos, compostos por reactores de circuitos com dois tubos, cada um deles -3 - utilizando, de preferência, a tecnologia de ramais de sedimentação e ligados em série através de uma conduta de transferência, sendo que os ditos sistemas podem também ser designados nesta especificação como "reactores bimodais".

Os reactores bimodais são bastante desejáveis, visto que oferecem a possibilidade de preparar poliolefinas de grande adaptação através de diferentes condições de polimerização em cada reactor. Contudo, é muitas vezes difícil encontrar espaço adequado para a construção destes reactores duplos, pois nesta configuração precisam de estar próximo um do outro para garantir uma transferência adequada do desenvolvimento de polímero de um circuito para outro. A velocidade média do material que circula na conduta de transferência é inferior a 1 m/s: esta conduta tem, pois, que ser muito curta de modo a evitar a sedimentação e obstrução devido à polimerização de monómeros remanescentes.

Existe, pois, a necessidade do fornecimento de meios melhorados, seja para ligar os dois reactores existentes que podem encontrar-se distantes entre si, seja para a construção de dois novos reactores que não precisam estar próximos um do outro, se o espaço disponível a isso obrigar, de modo a efectuar uma polimerização de lamas de olefina com sucesso.

Num sistema bimodal, a pressão é, regra geral, controlada pela interacção entre um valor de regulação e a lavagem dos ramais. Cada vez que é atingido o valor de regulação, um ramal é descarregado e, consequentemente, a pressão desce para um valor inferior ao do valor de regulação. Tal é essencial para manter o controlo da pressão. Se a descida da pressão não for suficiente, existe -4- uma possibilidade para a recuperação do controlo. Este tipo de controlo é necessário para ligar a lavagem do ramal, tratando-se de um processo intermitente, para a polimerização num reactor de circuitos, tratando-se de um processo continuo.

Na técnica anterior, o modo convencional de funcionamento do reactor duplo era o de funcionamento com um valor de regulação estática e com um diferencial de pressão estática. Com tais condições, torna-se difícil manter um diferencial de pressão constante entre os dois reactores de circuitos, pois o controlo aplica-se a uma mistura de lavagem intermitente e operações contínuas. 0 objectivo desta invenção é o de proporcionar meios de controlo para a ligação de dois ou mais reactores de circuitos. 0 objectivo desta invenção é também o de colocar fora de serviço ou reabrir um ramal de sedimentação sem interferir com o funcionamento do sistema.

Outro objectivo desta invenção é o de diminuir o tempo de permanência do material na conduta que liga os reactores.

Ainda outro objectivo desta invenção é o de melhorar a homogeneidade do fluxo nos reactores de circuitos.

Ainda um outro objectivo desta invenção é o de aumentar a capacidade das bombas de reciclagem dos reactores de duplos circuitos.

Qualquer um destes objectivos foi satisfeito, pelo menos parcialmente, por esta invenção. -5-

Lista de figuras A Figura 1 representa um esquema da unidade do ramal de sedimentação utilizada nesta invenção. A Figura 2 representa um esquema do sistema utilizado nesta invenção para transportar o fluido de reciclagem para o recipiente regulador de pressão.

Por consequência, esta invenção revela um reactor de circuitos de lamas composto por, pelo menos, dois circuitos ligados em série, sendo que, pelo menos, uma unidade do ramal de sedimentação de um primeiro reactor (1) , representada na figura 1, está ligada a um outro reactor através de uma conduta de transferência (10), e em que a unidade do ramal de sedimentação compreende:

Uma válvula principal (2) colocada de modo a possibilitar a admissão do produto de polímero no ramal de sedimentação;

Um ramal de sedimentação (3);

Uma válvula PTO que ligada o ramal de sedimentação à conduta de transferência (10);

Uma conduta de lavagem (5) colocada de modo a transportar o fluido de lavagem para o ramal de sedimentação e composta por uma válvula automática (6) controlada pela posição da válvula principal de admissão (2) ;

Um recipiente sob pressão (7) constituído por um sistema bifásico de gás de pressurização (8) e fluido de lavagem (9) separado por uma membrana flexível (11);

Uma conduta de entrada do fluido de lavagem (12) constituída por uma válvula de admissão principal (13). -6-

No reactor de circuitos de lamas desta invenção, constituído por, pelo menos, dois reactores de circuitos de lamas ligados em série, a conduta que liga os dois circuitos está sujeita a um diferencial de pressão dinâmica. 0 valor de regulação do segundo reactor está directamente ligado ao valor do processo do primeiro reactor. Este sistema de controlo dinâmico consegue ligar o processo de lavagem intermitente em ambos os reactores para o processo de polimerização contínua, mantendo sempre, desse modo, uma diferença de pressão.

A unidade do ramal de sedimentação desta invenção permite a colocação em fora de serviço, e a reabertura, de um ramal sem interferência com o funcionamento do reactor. Quando a válvula principal (2), regra geral uma válvula Borsig, que permite a entrada de um produto de polímero no ramal, é fechada, inicia-se a sequência de lavagem, sequência esta com uma duração de tempo habitualmente de cerca de 2 minutos. A válvula automática (6) abre e permite a entrada do fluido de lavagem no ramal de sedimentação. 0 fluido de lavagem, sujeito à pressão do gás de pressurização existente no recipiente de sob pressão, flui rapidamente para o ramal de sedimentação. Ao mesmo tempo, a válvula PTO é aberta e roda a uma velocidade, regra geral, de uma rotação por segundo, libertando o produto de polímero para a conduta de transferência. A válvula de regulação da pressão (13) é então accionada para deixar entrar o fluido de lavagem adicional na conduta de lavagem. Esse fluido de lavagem adicional corre directamente para o ramal de sedimentação, no caso em que a válvula PTO se encontra aberta, o que significa que gira a uma velocidade de uma rotação por segundo. Regra geral, a válvula PTO -7 - mantém-se em funcionamento durante cerca de dois minutos. Quando a válvula PTO é fechada, o ramal de sedimentação enche totalmente com fluido de lavagem e o recipiente sob pressão é novamente pressurizado. Este passo conclui a sequência de lavagem. A válvula automática (6) mantém-se aberta quando a válvula principal (2) é fechada, mantendo, desse modo, o ramal de sedimentação sob pressão do fluido de lavagem. 0 ramal de sedimentação é então colocado fora de serviço, sem que isso faça parar o reactor. Este pode ser novamente reaberto, quando necessário, através da abertura da válvula principal (2), juntamente com a paragem automática da válvula automática (6). Este sistema é, regra geral, utilizado para limpar um ramal. 0 gás de pressurização no recipiente sob pressão é, de preferência, nitrogénio. 0 fluido de lavagem pode ser solvente recente, ou monómero, de preferência, solvente reciclado ou monómero reciclado, ou uma combinação dos dois, de preferência solvente reciclado.

Num modelo preferido de acordo com esta invenção, representado na Figura 2, o fluido de lavagem é solvente reciclado, de preferência, isobutano reciclado (iC4). A válvula de pressão automática, localizada na conduta de lavagem em frente aos recipientes sob pressão, é aberta quando a pressão a jusante é inferior a um determinado valor. Esta deverá ser aberta lentamente de modo a evitar a cavitação da bomba de reciclagem (21) necessária quando o solvente e/ou monómero de reciclagem é utilizado. 0 solvente reciclado, contido no recipiente (20), é enviado para a bomba de recirculação (21) . O fluxo de solvente é regulado pela válvula de controlo (22), de modo -8- a manter a taxa de fluxo da bomba num valor constante, regra geral, cerca de 7,5 tons/h. Uma parte do solvente é enviada para os reactores de circuitos através das condutas (40,41 e 42), sendo que a outra parte é enviada para o (s) recipiente sob pressão (30) através da conduta (23) . A conduta (23) está equipada com um regulador de pressão (24) que detecta e actua quando e sempre que ocorrem alterações de pressão a jusante. Em cada conduta (32), que envia o solvente reciclado para o seu recipiente sob pressão, existe um orifício restritor (31), que limita a taxa máxima no dito ramal para proteger o sistema da cavitação em caso de fuga da PTO.

No modelo preferido de acordo com esta invenção, o reactor de duplos circuitos compreende uma conduta de derivação que liga dois pontos do segundo reactor de circuitos através de um percurso alternativo com um tempo de transmissão diferente do que aquele do percurso principal, sendo que a conduta de derivação recolhe também o desenvolvimento de polímero que sai do primeiro reactor de circuitos através do sistema de transferência e envia o dito desenvolvimento de polímero para o segundo reactor. 0 sistema de transferência compreende, idealmente, um ou mais ramais de sedimentação, cada um ligado a uma conduta de derivação através de uma válvula PTO. Esse sistema foi descrito, por exemplo, na patente W006/003144.

Por toda esta invenção, os circuitos que formam o reactor de circuitos de lamas estão ligados em série e cada circuito pode ser dobrado.

As condutas podem, opcionalmente, ser revestidas.

Quando é utilizada uma conduta de derivação, a velocidade do material que circula na conduta que liga os -9- reactores de circuitos, deve ser suficiente para evitar a sedimentação e a possibilidade de obstrução. A velocidade deve ser de, pelo menos, 3 m/s.

Esta invenção pode ser utilizada com todos os tipos de sistemas catalisadores. Pode ser utilizada para as homo-ou co-polimerizações de olefinas. Os monómeros preferidos são o etileno e o propileno, de preferência o etileno. Os co-monómeros preferidos são o etileno, o propileno e o hexeno. Diluentes adequados são bem conhecidos na área e incluem hidrocarbonetos inertes e líquidos sob condições de reacção. Incluem isobutano, propano, n-pentano, i-pentano, neopentano e n-hexano, de preferência isobutano.

Este reactor de circuitos demonstrou ser especialmente útil para a preparação de polietileno bimodal com sistemas catalisadores de metaloceno.

Exemplo 0 teor contido num ramal colocado fora de serviço, e da sua conduta de transferência, que representa um volume total de 36 L, foi substituído por isobutano reciclado em 30 segundos. A média da taxa de lavagem foi, pois, de 2,3 t/h. A capacidade da bomba de isobutano reciclado foi a seguinte: 1,8 tons/h para o primeiro reactor; 4,4 tons/h para o segundo reactor dividido em: 1 tons/h para lavagens; 0,4 ton/h para as condutas de transferência de lavagem; e 3 tons/h para o reactor; 1,3 tons/h redireccionada para a bomba de reciclagem. -10- A válvula de regulação da pressão (PIC)(24) da conduta de lavagem foi aberta quando a pressão a jusante foi inferior a 48 bares. Esta foi aberta lentamente para evitar a cavitação da bomba. A redução da recirculação da bomba e a redução do fluxo no primeiro e segundo reactores foram utilizadas para compensar o rápido aumento na taxa de lavagem. As dimensões da PIC foram de 4,6 tons/h da iC4 a uma pressão de 48 bar, o necessário para a lavagem dos dois ramais ao mesmo tempo. A variação da alta pressão no sistema durante o ciclo de lavagem foi compensada pela instalação de recipientes sob pressão (um por cada ramal) e um accionador de acção retardada colocado na válvula de regulação da pressão (PIC)(24). No inicio do ciclo de lavagem, a válvula de ligar/desligar na conduta de lavagem do ramal abriu automaticamente, quando a válvula Borsig, que permite a entrada do produto de polímero no ramal de sedimentação, foi fechada e a redução da pressão no ramal de sedimentação, quando a válvula PTO estava aberta e girou a uma velocidade de uma rotação por segundo. 0 isobutano do recipiente sob pressão correu para o ramal de sedimentação, enquanto que a válvula PIC na conduta de lavagem de isobutano foi lentamente aberta. Quando a válvula PIC foi aberta, o fluxo vindo da bomba foi para o ramal, quando a PTO estava aberta, ou para o recipiente sob pressão de modo a limitar a variação de pressão na bomba de recirculação.

Após 2 minutos, deu-se por concluída a lavagem através do fecho da válvula PTO.

Um orifício restritor (31), colocado na conduta de lavagem em cada ramal, limita a taxa máxima de lavagem em cada ramal para 2.3 tons/h a uma diferença de pressão de 7 - 11 - bar (g) , de modo a proteger o sistema da cavitação em caso de fuga da PTO.

Quando o fluxo através da válvula PIC ultrapassa o fluxo da bomba de recirculação, o fluxo para o segundo reactor é interrompido para libertar a capacidade de lavagem. Tal é suficiente para a lavagem do primeiro ramal. Quando os dois ramais foram simultaneamente lavados, a lavagem das condutas de transferência teve também que ser reduzida para aumentar ainda mais a capacidade de lavagem.

Os três ramais poderão possivelmente ser fechados ao mesmo tempo. Nesse caso, será melhor isolar o reactor em vez de assegurar a lavagem adequada dos ramais de sedimentação. - 12-

REFERENCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para a conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento de Patente Europeia. Embora muito cuidado tenha sido tomado na compilação das referências, erros e omissões não podem ser excluídos e ο ΙΕΡΟ não assume qualquer responsabilidade neste sentido.

Documentos de Patente citados na descrição • US 2825721 A [0002] • US 3152872 A [0002] • EP 0891990 A [0004] • US 6204344 A [0004] • EP 1410843 A [0005] • WO 06003144 A [0025]

Lisboa, 29/04/2010

Claims

- 1 - REIVINDICAÇÕES 1. Um reactor de circuitos de lamas constituído, pelo menos, por dois circuitos ligados em série, sendo que, pelo menos, uma unidade do ramal de sedimentação de um primeiro reactor (1) encontra-se ligada a um outro reactor através de uma conduta de transferência (10) , e em que a unidade do ramal de sedimentação compreende: - uma válvula principal (2) colocada de modo a possibilitar a entrada do produto de polímero no ramal de sedimentação; - um ramal de sedimentação (3); - uma válvula de remoção de produto (PTO) (4) que liga o ramal de sedimentação à conduta de transferência (10); - uma conduta de lavagem (5) colocada de modo a transportar o fluido de lavagem para o ramal de sedimentação e composta por uma válvula automática (6) controlada pela posição da válvula principal de admissão (2); - um recipiente sob pressão (7) constituído por um sistema bifásico de gás de pressurização (8) e fluido de lavagem (9) separado por uma membrana flexível (11); - uma conduta de entrada do fluido de lavagem (12) constituída por uma válvula reguladora de pressão (13).
-2- 2. 0 reactor de circuitos de lamas de acordo com a reivindicação 1, em que a válvula automática (6) abre automaticamente quando a válvula de admissão principal (2) fecha.
3. 0 reactor de circuitos de lamas de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o fluido de lavagem é um solvente reciclado ou monómero reciclado, ou uma combinação destes.
4. 0 reactor de circuitos de lamas de acordo com a reivindicação 3, em que o fluido de lavagem é isobutano reciclado.
5. 0 reactor de circuitos de lamas de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o gás de pressurização é o azoto.
6. 0 reactor de circuitos de lamas de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que os dois reactores de circuitos estão ligados através de uma conduta de derivação que liga dois pontos do segundo reactor de circuitos por um percurso alternativo com um tempo de transmissão diferente daquele do percurso principal, sendo que a dita conduta de derivação recolhe também o polímero em desenvolvimento que sai do primeiro reactor de circuitos através de um sistema de transferência e envia o dito polímero em desenvolvimento ao segundo reactor. -3 -
7. Utilização do reactor de circuitos de lamas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, para homo- ou co-polimerização de etileno ou de alfa olefinas.
8. Utilização de acordo com a reivindicação 7, em que a olefina é etileno.
9. Utilização do sistema de circuitos de lamas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6 para limpar um ou mais ramais de sedimentação sem interromper o funcionamento do reactor. Lisboa 29/04/2010