ES2285686T3

ES2285686T3 - Procedimiento y aparato para preparar y suministrar dispersion de catalizadores a un reactor de polimerizacion.

Info

Publication number: ES2285686T3
Application number: ES05716677T
Authority: ES
Inventors: Louis Fouarge
Original assignee: Total Petrochemicals Research Feluy SA
Current assignee: Total Petrochemicals Research Feluy SA
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2007-11-16
Anticipated expiration: 2025-02-14
Also published as: JP2012001739A; PT1660231E; EA200601489A1; EP1660231A1; JP5074771B2; US20080039596A1; DE602005000922T2; JP2007525577A; ATE359864T1; US7906597B2; EP1660231B1; DK1660231T3; EA010549B1; KR101081670B1; WO2005077522A1; KR20060126591A; DE602005000922D1

Abstract

Aparato para preparar y suministrar suspensión de catalizador a un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno, el cual comprende - uno o más recipientes de almacenaje (2) para contener suspensión concentrada de catalizador, que consiste en partículas sólidas de catalizador, suspendidas en un diluyente de hidrocarburo o en un aceite mineral, - un recipiente de mezclado (3), para contener suspensión de catalizador diluida, de una concentración apropiada, para su uso en una reacción de polimerización, que se encuentra conectado con los citados recipientes de almacenaje (2), mediante uno o más conductos, para transferir la citada suspensión de catalizador desde los citados recipientes de almacenaje (2) al citado recipiente de mezclado (3), y que se encuentra provisto de uno o de varios conductos para transferir la suspensión de catalizador diluida, desde el citado recipiente de mezclado al citado reactor, y - uno o más conductos (4) que conectan el citado recipiente de mezclado(3) a un reactor de polimerización, para transferir la citada suspensión de catalizador diluida, desde el citado recipiente de mezclado (3) al citado reactor (1), en donde, cada conducto, se encuentra provisto con una bomba de membrana (5), para bombear la citada suspensión al citado reactor (1), la cual es controlable en función de la concentración de un reactivo en el citado reactor (1).

Description

Procedimiento y aparato para preparar y suministrar dispersión de catalizadores a un reactor de polimerización.

Sector de la invención

La presente invención, se refiere a reacciones catalíticas. En un primer aspecto, la invención, se refiere a un aparato para prepara y suministrar dispersiones de catalizador a un reactor de polimerización. La invención, se refiere también a un aparato para controlar el catalizador introducido en un reactor de polimerización. En otro aspecto, la invención, se refiere a un procedimiento para optimizar la alimentación o suministro de catalizador a un reactor de polimerización. En todavía otro aspecto adicional, la invención, se refiere a un procedimiento para controlar la alimentación de catalizador a un reactor de polimerización.

Antecedentes y transfondo de la invención

El polietileno (PE), se sintetiza vía la polimerización de etileno (CH_{2}=CH_{2}) monómero y, opcionalmente un comonómero de olefina superior, tal como 1-buteno, 1-hexeno, 1-octeno, ó 1-deceno. Debido al hecho de que, el PE, es barato, seguro, estable a la mayoría de entornos mediambientales, y es fácil de procesar, los polímeros de polietileno, son de utilidad en la mayoría de aplicaciones. En concordancia con los procedimientos de síntesis, el PE, puede clasificarse, de una forma general, en varios tipos, tales como los correspondientes al LDPE (polietileno de baja densidad -del inglés, Low Density Polyethylene-), LLDPE (polietileno lineal de baja densidad -del inglés, Linear Low Density Polyethylene-), y HDPE (polietileno de alta densidad -del inglés, High Density Polyethylene-). Cada tipo de polietileno, tiene diferentes propiedades y características.

Se conoce el hecho de que, la polimerización de olefinas, por ejemplo, de etileno, especialmente, un procedimiento de polimerización en fase de gas, involucra la polimerización de monómeros de olefina, con la ayuda de catalizador y, opcionalmente, en el caso en el que se requiera, en dependencia del catalizador utilizado, un co-catalizador. Los catalizadores apropiados para su uso en la producción de poliolefinas y, de una forma particular, para la preparación de polietileno, comprenden a los catalizadores del tipo de cromo, a los catalizadores de Ziegler-Natta, y a los catalizadores de metaloceno.

Se conoce bien el hecho de que, la reacción de polimerización, es bastante sensible a la cantidad de catalizador utilizada. Es importante el hecho de controlar el flujo de catalizador a un reactor, debido al hecho de que, una inyección inesperada o incontrolada de catalizador, en un reactor, podría conducir a reacciones que se escapen de los propósitos propuestos. No obstante, uno de los mayores problemas, en la inyección de suspensión de catalizador a un reactor, en los procedimientos correspondientes al arte anterior de la técnica, reside en el hecho de que es difícil de controlar la cantidad de catalizador y el caudal de flujo del catalizador inyectado.

En concordancia con los sistemas de suministro de catalizadores correspondientes al arte anterior de la técnica, los catalizadores, pueden suministrarse a una reacción de polimerización, tanto en forma concentrada, por ejemplo, directamente a partir de un recipiente de lodo (de catalizador), como en forma diluida.

La alimentación directa de catalizador, a partir de un recipiente de almacenaje, a un reactor, tiene la desventaja consistente en el hecho de que, la tasa de alimentación o introducción del catalizador, al reactor, no puede controlarse apropiadamente. También, en los casos que involucran el suministro directo de un catalizador (concentrado), a un reactor, los catalizadores, pueden limpiarse mediante chorro de agua, completamente, en el reactor, cuando acontece un problema, durante la preparación de catalizadores. Tal tipo de suministro de catalizador incontrolado, puede inducir reacciones, en el reactor, que se escapen de los propósitos propuestos.

Adicionalmente, además, en el caso en el que, en el reactor, se introduzca directamente un catalizador en dispersión en aceite, la bombas utilizadas, de una forma general, bombas de cavidad progresiva, no son apropiadas para dosificar el flujo de catalizador y la cantidad de catalizador inyectada en el reactor. Adicionalmente, además, tales tipos de sistemas, requieren un cambio del sistema de inyección del catalizador, cada vez que se necesita conectar un nuevo lote de catalizador al reactor, para suministrarlo a éste. Así, por lo tanto, tales sistemas de inyección, no proporcionan un control fidedigno del caudal de flujo del catalizador.

Se han dado a conocer algunos sistemas que involucran la preparación y el suministro de suspensión de catalizador diluida, a una reacción de polimerización. De una forma general, para preparar una suspensión de catalizador, se aporta una mezcla de catalizador en forma de partículas sólidas y un diluyente, a un recipiente de almacenaje de catalizador para proceder a un mezclado íntimo. A continuación, la suspensión de catalizador, se transfiere, de una forma típica, directamente a un recipiente de reacción de polimerización, para contactar con los reactantes del monómero, de una forma general, en unas condiciones de alta presión.

La patente británica GB 838.395, se refiere a un procedimiento y a un aparato para producir una suspensión de un catalizador sólido, en diluyente hidrocarburo, para su uso en una reacción química. El procedimiento, comprende la preparación de una suspensión concentrada de catalizador en un diluyente hidrocarburo, y el mezclado de la citada suspensión concentrada con diluyente adicional, y la introducción de la citada mezcla, en una zona de reacción. En concordancia con el procedimiento, la capacidad inductiva específica de la suspensión, se determina de una forma continua, previamente a la introducción de la misma a la citada zona de reacción, siendo, la capacidad inductiva de la suspensión, dependiente de la concentración de catalizador en la suspensión.

La patente estadounidense US 3.726.845, describe un sistema en donde, la suspensión de catalizador, se prepara en un recipiente, después de lo cual, se procede a bombearla al reactor de polimerización, por mediación de un conducto provisto de una bomba. La suspensión de catalizador formada en el recipiente y el diluyente, se introducen alternativamente a través de dicho conducto, al reactor de polimerización, procediendo a hacer fluir catalizador durante un transcurso de tiempo seleccionado correspondiente a varios segundos y, a continuación, diluyente, durante un transcurso de tiempo seleccionado correspondiente a varios segundos, a través del reactor de polimerización.

La publicación de patente internacional WO 2004/0 264 455, describe un sistema de alimentación de suspensión de catalizador, en donde se forma una suspensión diluida de catalizador, en un tanque de mezcla, y se transfiere a un tanque de almacenaje, en donde, ésta, se mantiene en forma diluida, antes de suministrarse a un rector de polimerización. La suspensión de catalizador, se suministra, desde el tanque de mezclado, al tanque de almacenaje, por mediación de un conducto equipado con una válvula. El tanque de mezcla, puede encontrarse a un nivel más elevado que el correspondiente al del tanque de almacenaje, de tal forma que, la suspensión de catalizador, fluya desde el tanque de mezcla al tanque de almacenaje, por lo menos parcialmente, debido a la gravedad, evitando con ello la necesidad de una bomba entre el tanque de mezcla y el tanque de almacenaje. De una forma alternativa, la suspensión de catalizador, puede hacerse avanzar, entre los tanques, sin una bomba, o una diferencia en la elevación, manteniendo una presión diferencial entre el tanque de mezcla y el tanque de almacenaje.

La patente estadounidense US 5.098.667, da a conocer un sistema de suministro de catalizador, que involucra la transferencia de catalizador concentrado, desde un recipiente de lodo (de catalizador), a un recipiente de dilución, a través de un circuito que incluye un sistema de válvula, para regular la transferencia. La suspensión de catalizador diluida, se suministra de una forma continua al reactor de polimerización, por mediación de un conducto. En el procedimiento descrito, el caudal de flujo de la suspensión diluida, se manipula, de tal forma que se proporcione el deseado flujo de partículas sólidas contenidas en la suspensión diluida. El flujo continuo de catalizador, se mantiene al deseado caudal, como respuesta al valor computado de caudal de flujo de la masa de partículas de catalizador contenidas en la suspensión diluida. El caudal de flujo de masa computerizado, se base en las mediciones "en línea" de la densidad y del caudal de flujo de la corriente de caudal de flujo que fluye al reactor, y en las densidades predeterminadas de las partículas sólidas de catalizador y el diluyente líquido que constituyen la suspensión.

No obstante, a pesar de hecho de que, los procedimientos anteriormente descritos, arriba, para la preparación de catalizador diluido, proporcionan una mejora del control del caudal de flujo del catalizador, éstos tienen la desventaja de que, el caudal de flujo del catalizador, no puede ajustarse de una forma fidedigna, en función de las condiciones de reacción, en el reactor de polimerización.

Otro problema asociado con los sistemas disponibles para la preparación de catalizador diluido, reside en el hecho de que, estos sistemas, son relativamente voluminosos e incómodos y que, algunas veces, involucran algunos tanques para almacenar la suspensión de catalizador diluida. Adicionalmente a ello, el uso de grandes recipientes y de grandes cantidades de diluyente para preparar la suspensión de catalizador diluida, implica varias desventajas considerables. El uso de grandes volúmenes de catalizador diluido, implica el uso de grandes volúmenes de diluyente (a saber, isobutano). El isobutano, no obstante, es un producto químico explosivo y puede plantear algunos problemas de seguridad.

Adicionalmente, además, cuando se cambia de tipo de catalizador, en un procedimiento de polimerización, grandes cantidades de material catalizador, pueden permanecer sin usar, y se necesita su evacuación como residuo, lo cual no únicamente es muy caro, sino que, además, ello implica fuertes y severas regulaciones medioambientales. Adicionalmente a ello, los costos para limpiar los voluminosos sistemas de preparación del catalizador, después de retirar el catalizador, son altos.

Así, por lo tanto, permanece una necesidad, en el arte de la técnica especializada, para proporcionar un procedimiento mejorado para controlar la alimentación de catalizador al reactor de polimerización. De una forma más particular, existe una gran necesidad, en el arte especializado de la técnica, en cuanto a poder disponer de un sistema que suministre de una forma continua y fidedigna, suspensión de catalizador diluida, a un reactor de bucle.

Adicionalmente, además, los catalizadores de metaloceno y de Ziegler-Natta, se emplean usualmente con un co-catalizador, para la polimerización de olefinas, lo cual puede mejorar de una forma significativa, las eficiencias de polimerización, a más de un millón de unidades de polímero por unidad de catalizador. Se han propuesto un determinado número de técnicas para la introducción de co-catalizador en un reactor de polimerización. Así, pro ejemplo, algunas técnicas, consisten en introducir el co-catalizador directamente en el reactor de polimerización. No obstante, tales tipos de técnicas, no permiten el proceder a poner el co-catalizador en contacto con el catalizador, antes de entrar en el reactor, sin bien, tal tipo de contacto previo, es particularmente deseable, con objeto de proporcionar mezclas efectivas de catalizador-co-catalizador. Otra técnica, consiste en poner en contacto el catalizador y el co-catalizador, antes de su introducción en el medio de polimerización. En este último caso, no obstante, teniendo en consideración el hecho de que, los sistemas de catalizador empleados usualmente, tienen una máxima actividad en el comienzo de la polimerización, puede ser difícil el evitar que la reacción se escape de sus fines previstos, siendo responsable de involucrar la formación de puntos calientes de aglomerados de polímero fundido.

En vistas de lo anteriormente expuesto, puede concluirse el hecho de que existe también una necesidad, en el arte especializado de la técnica, en cuanto a poder disponer de un procedimiento mejorado para controlar la alimentación de catalizador, en contacto previo con un co-catalizador, a un reactor de polimerización.

Es por lo tanto un objeto general de la presente invención, el proporcionar un procedimiento y aparato mejorados, para optimizar la introducción de catalizador en un reactor de polimerización. Es un objeto particular de la presente invención, el optimizar el suministro de un catalizador, comercialmente suministrado en una suspensión de aceite, o en una solución de hidrocarburo, a un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno. De una forma más particular, la presente invención, tiene como objetivo el proporcionar un aparato y un procedimiento que permitan el controlar de una forma efectiva el caudal de flujo de un catalizador, a un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno.

Es un objeto adicional de la presente invención, el proporcionar un aparato y procedimiento para controlar la alimentación de catalizador, encontrándose en contacto previo con un co-catalizador, a un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno.

Adicionalmente, además, la presente invención, tiene el objetivo de proporcionar un procedimiento y un aparato para un control mejorado de la reacción de polimerización de etileno en un reactor.

Resumen de la invención

En concordancia con la presente invención, se proporciona un aparato y un procedimiento para preparar y suministrar suspensión de catalizador a un reactor de polimerización, y para controlar la inyección de suspensión de catalizador al interior de un reacción de polimerización, en donde se prepara polietileno. Tal tipo de suspensión de catalizador, consiste en catalizador sólido en un diluyente de hidrocarburo.

En un primer aspecto, la invención, se refiere a un aparato para preparar y suministrar suspensión de catalizador a un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno, el cual comprende

- uno o más recipientes de almacenaje para contener suspensión concentrada de catalizador, que consiste en partículas sólidas de catalizador, suspendidas en un diluyente de hidrocarburo o en un aceite mineral,

- un recipiente de mezclado, para contener suspensión de catalizador diluida, de una concentración apropiada, para su uso en una reacción de polimerización, que se encuentra conectado con los citados recipientes de almacenaje, mediante uno o más conductos, para transferir la citada suspensión de catalizador desde los citados recipientes de almacenaje al citado recipiente de mezclado, y que se encuentra provisto de uno o de varios conductos para transferir la suspensión de catalizador diluida, desde el citado recipiente de mezclado al citado reactor, y

- uno o más conductos que conectan el citado recipiente de mezclado a un reactor de polimerización, para transferir la citada suspensión de catalizador diluida, desde el citado recipiente de mezclado al citado reactor, en donde, cada conducto, se encuentra provisto con una bomba de membrana, para bombear la citada suspensión al citado reactor, la cual es controlable en función de la concentración de un reactivo en el citado reactor.

La presente invención, proporciona un aparato, el cual permite la preparación de una suspensión de catalizador que tiene una apropiada concentración para su uno en una reacción de polimerización, que se inicia a partir del catalizador, el cual se suministra, de una forma general, en una suspensión de aceite mineral, heptano o hexano. Algunas veces, se suministra en forma seca.

En concordancia con la presente invención, el catalizador, no se introduce directamente desde los recipientes de almacenaje (a los cuales se les hace también referencia, aquí, en este documento, como recipientes de transporte de catalizador), al reactor. El aparato, comprende adicionalmente un recipiente de mezclado, el cual actúa como un "compensador" entre los recipientes de almacenaje y el reactor. Tal y como se utiliza aquí, en este documento, "recipiente de mezcla", y recipiente "compensador", se utilizan como sinónimos. El recipiente de mezcla, se opera a una presión inferior a la correspondiente a la presión del reactor, eliminando así, de esta forma, el riesgo de una alta inyección incontrolada de catalizador, a alta presión, en el reactor. Adicionalmente, además, tal tipo de recipiente de mezclado, permite el amortiguar o reducir las fluctuaciones de la alimentación discontinua de catalizador al reactor. Otra ventaja de aportar un recipiente de mezcla, reside en el hecho de que, la suspensión de catalizador, puede diluirse adicionalmente a una concentración apropiada para su uso en el reactor de polimerización y que pueda prepararse una suspensión que tenga una concentración deseada, substancialmente constante. Adicionalmente, además, una concentración apropiada, relativamente baja de catalizador, correspondiente a un valor comprendido dentro de unos márgenes situados entre un 0,1 y un 10%, de una forma más preferible, entre un 0,1 y un 4%, de una forma más preferible, entre un 0,1 y un 1% y, de una forma mayormente preferible, de un 0,5%, en peso, permitirá el uso de bombas de membrana para inyectar la suspensión de catalizador en el reactor. La utilización de suspensión de catalizador diluida, tiene la ventaja de que es más sencillo de controlar la cantidad y el flujo de catalizador inyectado.

El uso de bombas de membrana, en el presente aparato, permite el transferir la suspensión de catalizador al citado reactor, a un caudal de flujo de catalizador, susceptible de poder ser controlado. Adicionalmente, además, las bombas de membrana, son particularmente apropiadas para ajustar el caudal de flujo de catalizador, a un valor apropiado que se encuentra en concordancia con unas condiciones que permiten que, en el reactor, tenga lugar la reacción de polimerización, debido al hecho de que, estas bombas, son controlables, en función de la concentración de un reactivo, en el citado reactor.

En otra forma de presentación, la invención, se refiere a un aparato, en donde, uno o más conductos para transferir suspensión de catalizador desde el citado recipiente de almacenaje al citado recipiente de mezcla, comprende medios de inyección diluyentes. Estos medios de inyección, son particularmente apropiados para permitir la dilución de suspensión de catalizador, en línea, antes de ser inyectado en el reactor y, de una forma particular, para diluir la suspensión de catalizador al mismo tiempo que se transfiere la suspensión, desde el recipiente de almacenaje al recipiente de mezclado.

En todavía otra forma de presentación, la invención, se refiere a un aparato, el cual comprende adicionalmente medios de medición de flujo, para medir el caudal de flujo proporcionado en el citado conducto, para transferir la suspensión de catalizador diluida, desde el citado recipiente de mezcla al citado reactor.

Otro problema referente al sector del suministro de catalizador al reactor, consiste en suministrar un co-catalizador durante una reacción de polimerización. Se han propuesto ya un gran número de técnicas para la introducción del co-catalizador, como por ejemplo, la consistente en introducir el co-catalizador directamente al reactor de polimerización. No obstante, tales tipos de procedimientos, no permiten el poner el co-catalizador en contacto con el catalizador, antes de entrar en el reactor, a pesar el hecho de que, tal tipo de contacto, podría ser particularmente deseable, con objeto de proporcionar unas mezclas efectivas de catalizador-co-catalizador. Otra técnica, consiste en poner el contacto el catalizador y el co-catalizador, antes de su introducción en el medio de polimerización. En este último caso, no obstante, es difícil el controlar el tiempo de contacto previo del catalizador con el co-catalizador.

En todavía otro aspecto adicional de la presente invención, el presente aparato, se encuentra a dicho efecto adicionalmente equipado con un sistema de distribución de co-catalizador (al cual se le hace también referencia, aquí, en este documento, como sistema de alimentación o introducción de co-catalizador), para poner en contacto una adecuada cantidad de co-catalizador, con la suspensión de catalizador, durante un transcurso de tiempo apropiado, antes de suministrar la citada suspensión de catalizador al citado reactor. En una forma preferida de presentación, el citado sistema, comprende un recipiente de almacenaje de co-catalizador y un conducto conectado a éste, para transferir el citado co-catalizador. En otra forma preferida de presentación, el citado conducto, se encuentra provisto de un recipiente de contacto, para intensificar y mejorar el tiempo de contacto del citado co-catalizador con la citada suspensión de catalizador, en el citado conducto.

En todavía otro aspecto, la presente invención, se refiere a un procedimiento para optimizar el suministro de una suspensión de catalizador a un reactor de polimerización, en donde, se prepara polietileno, y que comprende las etapas de:

- proporcionar suspensión de catalizador concentrada, consistente en partículas de catalizador sólido, suspendidas en un diluyente hidrocarburo, o en un aceite mineral, en uno o más recipientes de almacenaje,

- diluir la citada suspensión de catalizador concentrada, para obtener una concentración apropiada para su uso en una reacción de polimerización, para lo cual, el citado catalizador, se diluye, al mismo tiempo que se transfiere, desde el citado recipiente de almacenaje, a un recipiente de mezclado, en donde, se mantiene la citada suspensión de catalizador diluida, que tiene una concentración de sólidos de catalizador, comprendida dentro de unos márgenes situados entre un 0,1 y un 10%, en peso,

- opcionalmente, diluir adicionalmente la citada suspensión de catalizador, en el citado recipiente de almacenaje, y

- bombear la citada suspensión de catalizador diluida, a un caudal de flujo controlado, desde el citado recipiente de mezcla, al citado reactor de polimerización, a través de uno o de más conductos, por mediación de bombas de membrana, aportadas en cada uno de los citados conductos.

Los presentes procedimientos, proporcionan una inyección mejorada de catalizador que se suministra comercialmente como partículas sólidas, a un caudal de flujo apropiado, controlado y limitado, al interior de un reactor de polimerización. Así, por lo tanto, los procedimientos, involucran ampliamente la transferencia de suspensión de catalizador concentrada, a un depósito de compensación, en donde, se procede a diluir el catalizador, y se mantiene a una concentración apropiada, antes de que se inyecte al interior del reactor. El procedimiento, no involucra la inyección directa de catalizador, desde el recipiente de almacenaje, al reactor. El presente procedimiento, se caracteriza adicionalmente por el hecho de que, la suspensión de catalizador, se diluye en línea, antes de inyectarse en el reactor y, de una forma particular, ésta se diluye al mismo tiempo que se transfiere desde el citado recipiente de compensación, al recipiente de mezcla, en donde, la citada suspensión de catalizador, puede opcionalmente diluirse adicionalmente.

La presente invención, proporciona, de una forma particular, un procedimiento que posibilita el suministrar una suspensión de catalizador a un reactor, a un caudal de flujo perfectamente controlable, de suministro de catalizador. El presente procedimiento, comprende el controlar el caudal de flujo apropiado de la citada suspensión de catalizador, al citado reactor, procediendo a determinar la concentración de un reactivo, en el citado reactor. De una forma ventajosa, la presente invención, permite el ajuste fino de un suministro de catalizador, a un reactor, en función de la reacción de polimerización en el reactor. La tasa de producción de polimerización, en el reactor, puede controlarse procediendo a controlar la tasa de catalizador introducido en el reactor. En concordancia con este aspecto, el reactor, se alimenta con una concentración apropiada y óptima de suspensión de catalizador, a un caudal de flujo apropiado, y como consecuencia de ello, se mejoran de una forma considerable, la productividad, en el reactor de polimerización, y la consistencia del producto de polimerización. Se evitan, de una forma considerable, las fluctuaciones en las propiedades y en la calidad del producto de polimerización resultante de la reacción de polimerización. Prácticamente, se posibilita el ajuste fino del suministro de catalizador, a un reactor, en función de la reacción de polimerización, procediendo a equipar el conducto que conecta el recipiente de compensación al reactor, con bombas de membrana, las cuales son controlables y ajustables, en función de una concentración de reactivo, en el reactor.

De una forma más particular, se aportan bombas de membrana, a cada conducto, para transferir la suspensión de catalizador, desde el recipiente de mezclado, al reactor de polimerización. Estas bombas, aseguran la transferencia de suspensión de catalizador, al citado reactor, a un caudal de flujo controlable. Adicionalmente, además, las bombas de membrana, son susceptibles de poderse regular, para ajustar el flujo de catalizador al citado reactor, en función de la reacción de polimerización en el citado reactor, debido al hecho de que, estas bombas, son controlables y ajustables, en función de una concentración de reactivo en el reactor.

En concordancia con la presente invención, los presentes aparato y procedimiento, permiten el alimentar un reactor, con una concentración óptima de suspensión de catalizador, a un caudal de flujo apropiado, y como consecuencia de ello, permiten el mejorar la productividad, de una forma considerable, en la reacción de polimerización, en el reactor.

La presente invención, proporciona así, de este modo, un aparato y un procedimiento, para optimizar la reacción de polimerización, en un reactor, optimizando el proceso de suministro de catalizador, al citado reactor, y proporcionando un aparato para actuar de esta forma, el cual es sencillo en cuanto a lo referente a su diseño, robusto en cuanto a lo referente a su construcción, y económico de fabricar. El término "optimización de la reacción de polimerización", se refiere a la mejora y a la eficiencia de la reacción de polimerización y/o a la mejora de la calidad del producto de polimerización obtenido.

El procedimiento y aparato en concordancia con la presente invención, son particularmente de utilidad en el proceso de producción de etileno y, de una forma preferible, en un proceso para preparar polietileno bimodal.

Los varios rasgos distintivos que caracterizan a la presente invención, se relacionan y se señalan en las reivindicaciones anexas a ésta, y que forman parte de esta revelación. Para una mejor comprensión de la presente invención, de sus ventajas operativas y de sus objetivos específicos, mediante su uso, se hace referencia a los dibujos de acompañamiento y a la materia descriptiva, en los cuales, se ilustran formas preferidas de presentación de la invención.

Descripción detallada de los dibujos

La figura 1, es una representación esquemática de una forma de presentación preferida de un aparato en concordancia con la presente invención, para controlar la inyección de catalizador en un reactor de polimerización.

La figura 2, es una representación detallada de una forma de presentación preferida para una válvula de dosificación, utilizada en el aparato en concordancia con la presente invención, para controlar la transferencia de suspensión de catalizador, desde un recipiente de almacenaje a una recipiente de mezcla.

La figura 3, es una representación esquemática de otra forma preferida de presentación de un aparato en concordancia con la presente invención, para preparar y suministrar un catalizador, a un reactor de polimerización.

La figura 4, es una representación esquemática de un reactor de polimerización de bucle individual.

La figura 5, es una representación esquemática de un reactor de polimerización de bucle doble.

Descripción detallada de la invención

La presente invención, es especialmente aplicable a un procedimiento para el suministro de un catalizador, a un reactor de polimerización. La invención, se describe, de una forma particular, con referencia al suministro de catalizador a un reactor de polimerización de bucle, de suspensión, en donde se polimeriza etileno. El procedimiento de polimerización de etileno, puede llevarse a cabo, por ejemplo, en reactores de bucle. La "polimerización de etileno" apropiada, incluye, aunque no de una forma limitativa en cuanto a éstas, a la homo-polimerización de etileno, a la co-polimerización de etileno y de co-monómero de 1-alfa-olefina superior, tal como el buteno, el 1-penteno, el 1-hexeno, el 1-octeno ó el 1-deceno. La polimerización de etileno, comprende la introducción de reactivos a un reactor, incluyendo el etileno monómero, un diluyente de hidrocarburo ligero, un catalizador y, opcionalmente, un co-monómero e hidrógeno. En una forma de presentación de la presente invención, el citado co-monómero, es hexeno y, el citado diluyente, es isobutano.

En una forma de presentación particularmente preferida, la invención, se refiere a un procedimiento para el suministro de un catalizador, a un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno bimodal. El "PE bimodal", se refiere a un PE que se fabrica utilizando dos reactores, los cuales se encuentran conectados el uno con el otro, en serie. No obstante, el presente procedimiento para la mejora y la optimización de suministro de catalizador, a un reactor de polimerización, debe entenderse como siendo susceptible de poderse aplicar, también, a reactores en donde tienen lugar otros tipos de reacciones de polimerización.

En concordancia con la presente invención, el término "catalizador", se define, aquí, como una substancia que provoca un cambio en la tasa o grado de una reacción de polimerización, sin consumirse éste en la reacción. Puede utilizarse cualquier catalizador que permita que se polimerice etileno. A título de ejemplos de tales tipos de catalizadores, pueden mencionarse los catalizadores de Ziegler-Natta, los catalizadores basados en vanadio o cromo, y los catalizadores de metaloceno. En concordancia con una forma preferida de la presente invención, el citado catalizador, es un catalizador de metaloceno o de cromo. En concordancia con otra forma de presentación, el citado catalizador, puede también ser un catalizador de Ziegler-Natta. En otra forma de presentación particularmente preferida, el citado catalizador, puede comprender cualquier catalizador que se suministre en un soporte de Si.

La suspensión de catalizador, puede prepararse de diferentes formas. Una forma de preparación, consiste en preparar una suspensión de catalizador, a partir de partículas de catalizador, las cuales se suspenden en un diluyente apropiado, como por ejemplo, un hidrocarburo. De una forma general, la citada suspensión de catalizador, puede transferirse directamente a un recipiente de reacción de polimerización, para contactar con los reactivos de monómero.

La suspensión de catalizador, puede también obtenerse comercialmente, en forma de partículas sólidas de catalizador, la cuales se encuentran suspendidas en un aceite mineral. La inyección directa de tal tipo de catalizador de reacción, en el reactor, puede realizarse procediendo a poner en contacto el catalizador en suspensión en aceite, con el reactor, por mediación de conductos que se encuentran equipados con bombas apropiadas. Tales tipos de bombas, son típicamente apropiadas para bombear líquidos, con significantes cantidades de sólidos, por ejemplo, partículas sólidas en aceite crudo. Los ejemplos de bombas de este tipo, se conocen, de una forma usual, como bombas de Moineau, o bombas de cavidad progresiva, y son comercialmente obtenibles en el comercio.

En el arte de la técnica anterior, se han descrito varios procedimientos para el suministro de catalizadores a un reactor de polimerización. Así, por ejemplo, la patente estadounidense US 3.846.394, describe un procedimiento para la introducción de una suspensión de catalizador Ziegler-Natta, en un reactor. El procedimiento, comprende la preparación de un catalizador de Ziegler-Natta, la transferencia de la suspensión, vía un conducto de alimentación, desde una zona de almacenaje, a una zona de dosificación, y la introducción de la suspensión al interior del reactor. Con objeto de evitar el retroceso de flujo de monómero y de otros contenidos del reactor, al interior de los conductos de catalizador de Zigler-Natta, el procedimiento proporciona el que el conducto de alimentación de catalizador, se lave con un diluyente inerte para el catalizador de Ziegler - Natta, introduciéndose, el citado diluyente, en el citado conducto, corriente abajo de la zona de dosificación.

Los sistemas de catalizadores para la polimerización y la co-polimerización de olefinas, conocidos como sistemas de Zigler-Natta, consisten, por una parte, como catalizador, en compuestos de metales de transición que pertenecen a los grupos IV a VII de la tabla periódica de los elementos y, por otra parte, como co-catalizadores, en compuestos organometálicos de metales de los grupos I a III, de esta tabla. Los catalizadores más frecuentemente utilizados, son los derivados halogenados de titanio y vanadio, de una forma preferible, asociados con compuestos de magnesio. Adicionalmente, además, los más frecuentemente utilizados, son los compuestos de organoaluminio o de organozinc. Una característica de todos los catalizadores de Ziegler-Natta, es que todos ellos proporcionan polímeros de cadena lineal.

El catalizador de Ziegler-Natta, de una forma general, se suministra sobre un soporte, es decir, depositado sobre un soporte sólido. El soporte, debe ser un sólido inerte, el cual es químicamente no reactivo con cualquiera de los componentes del catalizador convencional de Ziegler-Natta. El soporte, de una forma preferible, es un compuesto de sílice o de magnesio. Los ejemplos de los compuestos de magnesio que se utilizan para proporcionar una fuente de soporte para el componente catalizador, son los haluros de magnesio, dialcoximagnesios, haluros de alcoximagnesio, oxihaluros de magnesio, dialquilmagnesios, óxido de magnesio, hidróxido de magnesio, y carboxilatos de magnesio.

El término "catalizador de metaloceno", se utiliza para describir cualesquiera complejos de metales de transición, consistentes en átomos de metales "emparedados", a modo de "sándwich" , entre uno o más ligandos. En una forma preferida de presentación, el catalizador de metaloceno, tiene una fórmula general MX, en donde, M, es un compuesto de metal de transición, seleccionado de entre el grupo IV, y en donde, X, es un ligando compuesto por uno o dos grupos de ciclopentadienilo (Cp), indenilo, fluorenilo, o sus derivados. Los ejemplos ilustrativos de catalizadores de metaloceno, comprenden, aunque no de una forma limitativa en cuanto a éstos, a los Cp_{2}ZrCl_{2}, Cp_{2}TiCl_{2} ó Cp_{2}HfCl_{2}.

Los catalizadores de metaloceno, se suministran, de una forma general, sobre un soporte sólido. El soporte debe ser un soporte inerte, el cual, sea químicamente no reactivo con cualquiera de los componentes de los catalizadores convencionales de metaloceno. El soporte, de una forma preferible, es un compuesto de sílice.

El uso de catalizadores de metaloceno, en la producción de poliolefinas, de una forma general, y de polietileno, de una forma particular, es conocida en el arte especializado de la técnica. Los catalizadores de metaloceno, son compuestos de metales de transición del grupo IV de la Tabla Periódica de los elementos, tales como titanio, zirconio, hafnio, etc. y tienen una estructura coordinada con un compuesto metálico, y ligandos compuestos por uno o dos grupos consistentes en ciclopentadienilo, indenilo, fluorenilo, o sus derivados. El uso de catalizadores de metaloceno en la polimerización de olefinas, tiene varias ventajas. Los catalizadores de metaloceno, tienen altas actividades, y son capaces de preparar polímeros con propiedades físicas mejoradas, en comparación con los polímeros preparados con la utilización de catalizadores de Ziegler-Natta. Los catalizadores de metaloceno, se emplean usualmente con un co-catalizador, tal como un compuesto organometálico, o una mezcla de ácido de Lewis no coordinado y alquil-aluminio, tal y como es conocido en el arte especializado de la técnica. La clave, para los metalocenos, es la estructura del complejo. La estructura y la geometría del metaloceno, puede variar, con objeto de adaptarse a las necesidades específicas del productor, en dependencia del polímero deseado. Los metalocenos, comprenden un sitio de metal individual, el cual permite un mayor control de la ramificación y de la distribución del peso molecular del polímero. Los monómeros, se insertan entre el metal y la cadena en crecimiento de polímero.

Los catalizadores del tipo de cromo, se refieren a catalizadores obtenidos mediante la deposición de óxido de cromo sobre un soporte, por ejemplo, un soporte de sílice o de aluminio. Los ejemplos ilustrativos de catalizadores de cromo, comprenden, aunque no de una forma limitativa en cuanto a éstos, a los CrSiO_{2} ó CrAl_{2}O_{3}.

De una forma general, se utilizan co-catalizadores, para mejorar la actividad de los catalizadores de metaloceno. El término "co-catalizador", tal y como se utiliza aquí, en este documento, se define como un catalizador, que puede utilizarse conjuntamente con otro catalizador, con objeto de mejorar la actividad y disponibilidad del otro catalizador, en una reacción de polimerización. En una forma preferida de presentación, el citado co-catalizador, es un catalizador apropiado para se utilizado conjuntamente con un catalizador de Ziegler - Natta, o un catalizador de metaloceno. El co-catalizador, se utiliza para fomentar la actividad de polimerización del catalizador de Ziegler-Natta o del catalizador de metaloceno. En concordancia con la presente invención, pueden utilizarse, de una forma extensa, como co-catalizadores, compuestos organometálicos de los grupos periódicos I a III. Los catalizadores apropiados para ser utilizados conjuntamente con un catalizador de metaloceno, pueden incluir a los compuestos organometálicos, o a una mezcla de ácidos de Lewis no coordinados y alquilaluminios.

En una forma de presentación particularmente preferida, el citado co-catalizador, es un catalizador apropiado para ser utilizado conjuntamente con un catalizador de Ziegler-Natta o con un catalizador de metaloceno, y éste es un compuesto de órgano-aluminio, el cual se encuentra opcionalmente halogenado, que tiene la fórmula general AIR_{3} ó AIR_{2}Y, en donde, R, es un alquilo, que tiene 1-16 átomos de carbono y, R, puede ser el mismo o diferente, y en donde, Y, es hidrógeno o un halógeno. Los ejemplos de co-catalizadores, comprenden, pero no de una forma limitativa en cuanto a éstos, a los trimetil-aluminio, trietil-aluminio, hidruro de di-isobutil-aluminio, tri-isobutil-aluminio, tri-hexil-aluminio, cloruro de dietil-aluminio, ó etóxido de di-etil-aluminio. Un co-catalizador particularmente preferido para su utilización en la presente invención, es el tri-isobutil-aluminio (TIBAL).

Tal y como se utiliza aquí, en este documento, el término "suspensión de catalizador", se refiere a una composición que comprende partículas sólidas de catalizador, las cuales se encuentran en suspensión. El término "suspensión concentrada de catalizador", se refiere a una composición que comprende partículas sólidas de catalizador, las cuales se encuentran en suspensión, y en donde, la concentración de catalizador, es por lo menos superior a un porcentaje del 10%, en peso. El término " suspensión diluida de catalizador", se refiere a una composición que comprende partículas sólidas de catalizador, las cuales se encuentran suspensión, y en donde, la concentración de catalizador, es inferior o igual a un porcentaje del 10%, en peso.

Las formas de presentación que se describen posteriormente, a continuación, de una aparato en concordancia con la presente invención, corresponden al equipo requerido para la preparación e inyección de un catalizador. Si es necesario introducir dos o más catalizadores (distintos), como alimentación, en un reactor, pueden suministrarse dos o más aparatos en concordancia con la presente invención, o puede prepararse y suministrarse una mezcla de catalizadores, utilizando el aparato en concordancia con la presente invención.

En una forma preferida de presentación, la invención, se refiere a un aparato para controlar la inyección de una suspensión de catalizador, al interior de un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno, el cual
comprende

- uno o más recipientes de almacenaje para almacenar una suspensión de catalizador, que consiste en partículas sólidas de catalizador, en un diluyente de hidrocarburo, para lo cual, cada recipiente, se suministra con medios para transferir la citada suspensión de catalizador, desde los citados recipientes de almacenaje, a un recipiente de mezclado,

- un recipiente de mezclado, el cual se encuentra conectado con los citados recipientes de almacenaje, por mediación de los citados medios de transferencia, para diluir la citada suspensión de catalizador, a una concentración apropiada para su uso en una reacción de polimerización, y

- uno o más conductos que conectan el citado recipiente de mezclado a un reactor de polimerización, para transferir la citada suspensión de catalizador diluida, desde el citado recipiente de mezclado al citado reactor, en donde, cada conducto, se encuentra provisto con una bomba de membrana, para bombear la citada suspensión al citado reactor.

Esta forma de presentación del aparato, es particularmente apropiada para controlar la inyección de la suspensión de catalizador de metaloceno o de la suspensión de catalizador de cromo, al interior de un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno.

En una forma preferida de presentación, los citados uno o más conductos para transferir la suspensión de catalizador, desde los citados recipientes de almacenaje, al citado recipiente de mezclado, comprenden un primer conducto para transferir la citada suspensión de catalizador desde un primer recipiente de almacenaje, a un recipiente de mezclado, el cual es intercambiable con un segundo conducto para transferir la citada suspensión de catalizador, desde un segundo recipiente de almacenaje, a un recipiente de mezclado, mediante líneas que conectan el citado primer medio con el citado segundo medio.

En una forma de presentación adicionalmente preferida, los citados conductos para transferir la citada suspensión de catalizador, desde un recipiente de almacenaje, a un recipiente de mezclado, se suministran, cada uno de ellos, con una válvula dosificadora, aportada corriente abajo de las líneas de conexión.

Esta forma de presentación de la invención, se describirá, a partir de ahora, en la parte que sigue de este documento, con referencia al control de la alimentación con un catalizador de metaloceno soportado en sílice, impregnado mediante metil-aluminoxano (MAO), a un reactor de polimerización, en donde, se polimeriza etileno. En una forma preferida de presentación, como diluyente para al catalizador de metaloceno, se utiliza isobutano. Como co-catalizador, para el catalizador de metaloceno, se hace referencia al co-catalizador de tri-isobutil-aluminio, al que se le hace referencia como TIBAL. No obstante, deberá entenderse el hecho de que, el presente dispositivo, es aplicable a otros tipos de catalizadores, tales como, por ejemplo, los catalizadores de cromo, así como también a otros tipos de co-catalizadores.

Con referencia, ahora, a la figura 1, en ésta, se ilustra un aparato en concordancia con la presente invención. El aparato, comprende uno o más recipientes de almacenaje de catalizador, o el denominado tanque o recipiente de "lodo" 2, el cual contiene una suspensión de sólidos-líquidos, de catalizador de metaloceno y diluyente de isobutano. La suspensión, se introduce, desde el recipiente o tanque de lodo 2, a través de la combinación del conducto 6, 7 y el conducto 15, a un recipiente de mezclado 3, en donde, la suspensión, se diluye a una concentración apropiada. Adicionalmente, el aparato, comprende adicionalmente uno o más conductos 4, los cuales conectan el citado recipiente de mezclado 3, a un reactor de polimerización 1, y través del cual, la suspensión de catalizador diluida, se bombea, desde el citado reci-
piente de mezclado 3, al citado reactor 1, por mediación de bombas de membrana, 5, aportadas en estos conductos 4.

Los catalizadores de metaloceno, pueden suministrarse en una forma seca, en tambores o barriles de envasado, 26, comercialmente obtenibles en el mercado. De una forma general, dichos tambores de envasado que contienen el catalizador en polvo, no son capaces de soportar grandes presiones. Así, por ejemplo, la presión, en tales tipos de tambores o barriles de envase, puede ser la correspondiente a un valor comprendido entre unos valores de 1,1 y 1,5 bar, y de una forma preferible, de 1,3 bar. En dependencia del diluyente utilizado, puede requerirse el llevar el catalizador a unas condiciones de presión más altas, en el recipiente de almacenaje 2. Utilizando los sistemas apropiados, el catalizador, se transfiere, a dicho efecto, de una forma preferida, desde los citados tambores o barriles de envasado, al recipiente de almacenaje 2, el cual es apropiado para soportar mayores presiones, si ello se requiere para el diluyente. Éste es por ejemplo el caso, cuando se utiliza isobutano, debido al hecho de que, este diluyente, es únicamente líquido, a niveles de presión mayores. En el caso en el que, por ejemplo, se utilice hexano, como diluyente, no se requiere el recipiente de almacenaje 2, debido al hecho de que, este diluyente, es líquido, a presiones reducidas. En concordancia con una forma preferida de presentación, el catalizador de metaloceno, se suministra, desde los tambores o barriles de envasado, 26, al recipiente de almacenaje 2, a través del conducto 27, de una forma preferible, por mediación de una transferencia neumática con nitrógeno, o por gravedad. No obstante, está claro que son también apropiados otros tipos de alimentación de catalizador, al recipiente de almacenaje, y que éstos se encuentran incluidos en el alcance de la presente invención. En una forma alternativa de presentación, el catalizador de metaloceno, puede también suministrarse en un recipiente contenedor comercial, el cual sea apropiado para soportar presiones mayores, comprendidas dentro de unos márgenes situados entre 7 y 16 bar. En tales casos, tal tipo de recipiente contenedor comercial, se considera como recipiente de almacenaje 2 y, el catalizador, puede introducirse directamente, desde este recipiente contenedor comercial, a un recipiente de mezclado 3. El diluyente de isobutano, se lleva al interior del recipiente de almacenaje 2, por mediación de una válvula de control.

En el recipiente de almacenaje, el catalizador de metaloceno, se almacena bajo una presión de isobutano líquido, exento de olefina, correspondiente a un valor comprendido entre 7 y 16 bar. La presión, en el recipiente de almacenaje es, de una forma preferible, de un valor inferior al correspondiente a la presión en el reactor, con objeto de evitar el derrame o fuga de catalizador, desde el recipiente de almacenaje al reactor. El catalizador, se precipita y sedimenta, en el recipiente de almacenaje 2, debido al hecho de que no se encuentran provistos medios de agitación en este recipiente.

El catalizador, se transfiere, a continuación, por mediación de medios de transferencia, desde los recipientes de almacenaje 2, a un recipiente de mezclado 3, en donde, el citado catalizador, se diluye, para obtener una concentración apropiada para su uso en una reacción de polimerización. De una forma preferible, las mezclas de catalizador, en el recipiente de almacenaje 2, las cuales contienen proporcionalmente altas cantidades de sólidos, se introducen en el interior de recipiente de mezclado 3, a través de los conductos 6, 7. Tal y como se representa, dos recipientes de almacenaje, se encuentran conectados con dos diferentes conductos 6, 7, a un recipiente de mezclado común 3. En tal caso, las mezclas de catalizador, en los conductos 6, 7, se descargan, de una forma preferible, en el conducto común 15, antes de ser suministradas al recipiente de mezclado 3. No obstante, en concordancia con la invención, puede suministrarse únicamente un recipiente de almacenaje 2. Con objeto de evitar un resto de catalizador, en el recipiente de almacenaje 2, el recipiente, se lava mediante isobutano, de tal forma que, el catalizador remanente, se transfiera al interior del recipiente de mezclado 3.

En una forma de presentación particularmente preferida, los conductos 6, 7, se encuentran interconectados, por mediación de líneas de conexión 8. Tales líneas 8, permiten el que, los diferentes recipientes de interconexión 2, puedan utilizarse en concordancia con todos los conductos suministrados 6, 7. Así, por ejemplo, tal y como se representa en la figura 1, en el caso en el que se suministren dos recipientes de almacenaje, teniendo, cada uno de éstos, un conducto 6 ó 7, el conducto 6 para transferir el citado catalizador, desde un primer recipiente de almacenaje 2 a un recipiente de mezclado 3, es intercambiable con un segundo conducto 7, para transferir el citado catalizador, desde un segundo recipiente de almacenaje 2, a un recipiente de mezclado 3, a través de las líneas 8, que conectan el citado primer conducto 6 con el citado segundo conducto 7. Tal tipo de interconexión, permite, en caso de interrupción de la transferencia de catalizador a través de un conducto 6, el descargar el catalizador al recipiente de mezclado 3, a través de un segundo conducto 7.

Cada uno de los conductos 6, 7, se encuentra equipado, de una forma preferible, con válvulas de dosificación 9, que permiten el suministro de un caudal de flujo controlado de catalizador, al recipiente de mezclado 3. Estas válvulas, se encuentran suministradas, de una forma preferible, corriente abajo de las líneas de conexión 8. La diferencia de presión entre el recipiente de almacenaje 2 y el recipiente de mezclado 3, proporciona la fuerza motriz para suministrar el catalizador al recipiente de mezclado.

Las válvulas dosificadoras 9, permiten la transferencia de un volumen predeterminado de catalizador al recipiente de mezclado 3. La dispersión de catalizador descargada mediante las válvulas, se transporta al recipiente de mezclado, mediante un flujo de isobutano. Para ello, los conductos 6, 7, se encuentran cada uno de ellos adicionalmente provistos de una portilla 24, la cual puede conectarse para el lavado con diluyente. Tal tipo de portilla, se encuentra suministrada, de una forma preferible, corriente abajo de las válvulas 9.

En una forma preferida de presentación, las válvulas dosificadoras 9, son válvulas de alimentación, de bola, o válvulas de alimentación, de disparo. La figura 2, ilustra una adaptación de una válvula de alimentación, de bola, apropiada para su utilización en la presente invención. No obstante, está claro que, podrían también utilizarse otros tipos de válvulas, en concordancia con la presente invención. Con referencia a la figura 2, en ésta se encuentra representada una forma preferida de presentación de una válvula, la cual incluye un cuerpo 16, que tiene una entrada 17 y un salida 18, un miembro 18, un miembro 19, que contiene un cámara de dosificación 20, la cual es susceptible de poder girar, efectuando un movimiento de rotación, en el interior del cuerpo 16, para comunicar con la entrada 17 y la entrada 18, en por lo menos dos posiciones, un pistón en forma de bola 21, el cual avanza con un movimiento recíproco, en el interior de la cámara 20, a medida que la cámara 20 se hace girar en movimiento rotativo. El mecanismo de trabajo del tal tipo de válvula, involucra una secuencia de carga, la actuación de la válvula y la descarga de un volumen específico de suspensión de catalizador, desde el recipiente de almacenaje 2, a un recipiente de mezcla 3. Durante la operación, cuando la válvula toma una primera posición, una cantidad fijada de suspensión concentrada, fluye a través de la entrada 17, y llena una cámara 20, en el interior de la válvula 9. Dicha cantidad, se libera al recipiente de mezclado 3, cuando se actúa la válvula, a una segunda posición. La válvula 9, suministra así, de este modo, un volumen fijado de suspensión concentrada, desde el recipiente de almacenaje 2.

De una forma más detallada, el mecanismo de acción de esta válvula de alimentación, de bola, especial, es tal y como se describe a continuación. La válvula 9, se carga o se llena con un volumen predeterminado de una mezcla de catalizador y diluyente, en una primera posición. Periódicamente, esta válvula de alimentación de bola, se actúa llevándola a una segunda posición y, este volumen de mezcla, se descarga, desde la válvula, al interior del recipiente de mezcla 3. La válvula de alimentación de bola 9, se recarga o llena, a continuación, con un volumen predeterminado de la mezcla en preparación, para actuar avanzando de vuelta a la primera posición, en donde, un segundo volumen de mezcla, se descarga desde la válvula 9, al interior del recipiente de mezclado 3. Así, de este modo, se realiza el flujo de suspensión concentrada, desde el recipiente de almacenaje 2, al recipiente de mezclado 3, mediante la operación cíclica de la válvula de dosificación 9. El tiempo de ciclo de las válvulas, determina el caudal de flujo de catalizador al recipiente de mezclado 3. Así, por ejemplo, cuando se incrementa este tiempo de ciclo, decrece el caudal de flujo de catalizador.

Debido al alto grado de dilución y al uso de bombas de membrana, el sistema de alimentación de catalizador, desde el recipiente de almacenaje 2 al recipiente mezclado 3, de una forma ventajosa, permite el suministro de catalizador al recipiente de mezcla 3, a un caudal de flujo determinado. Adicionalmente, además, el sistema de suministro o alimentación, permite el mantener la concentración de suspensión de catalizador, en el recipiente de mezclado 3, a un nivel substancialmente constante, debido al hecho de que, el flujo de catalizador regulado mediante la válvula 9, al recipiente de mezclado 3, es dependiente de la cantidad dosificada (concentración) de catalizador y diluyente, en el recipiente de mezclado 3. En una forma preferida de presentación de la invención, la concentración de la suspensión de catalizador, en el recipiente de mezcla, se mantiene a un nivel substancialmente constante. En concordancia con la invención, el factor de relación entre el diluyente y el catalizador, se controla de una forma apropiada. Esto se consigue, mediante un adecuado control del suministro de catalizador desde el recipiente de almacenaje, por mediación de sistema de suministro o alimentación de catalizador, y válvulas dosificadoras 9, y por mediación de una apropiada cantidad de isobutano, al recipiente de mezclado.

Los residuos de catalizadores, pueden enviarse a uno más recipientes de vertido de residuos 28, los cuales, de una forma preferible, se encuentran provistos de medios de agitación 25, y contienen aceite mineral, para la neutralización y eliminación de los residuos. Los recipientes de vertido de residuos, se encuentran conectados, de una forma preferible, por mediación de conductos 29, a los conductos de suministro de catalizador 6 ó 7, corriente arriba de las válvulas dosificadoras 9. El recipiente de vertido de residuos 28, se conecta también, de una forma preferible, al recipiente de mezclado 3, para transferir residuos de catalizador, por mediación de un conducto 23. El vertido de residuos, se equipa con un recipiente calentado, por ejemplo, una camisa de vapor, en donde, el isobutano, se evapora, y se envía para su destilación, o se envía a la llama. Con objeto de evitar la transferencia de fragmentos de catalizador, cuando se transfiere el isobutano evaporado, se proporcionan filtros de protección, con los recipientes de vertido de residuos 28. Los recipientes de vertido de residuos 28, se encuentran también provistos con medios de control de presión, para controlar la presión, en el interior de los citados recipientes. Los residuos de catalizador que permanecen después de la evaporación del diluyente, se eliminan, de los recipientes 28, de una forma preferible, por mediación de un sistema de drenaje, el cual se encuentra provisto en el fondo del recipiente 28 y, los residuos eliminados, se descargan, al interior de tambores o barriles y, adicionalmente, se destruyen.

En concordancia con la presente invención, el catalizador de metaloceno, se transfiere, desde los recipientes de almacenaje 2, a un recipiente de mezclado 3. Se suministra una corriente de isobutano, al recipiente de mezclado 3, a través de una válvula, la cual se encuentra localizada, de una forma operativa, en los conductos 6 y 7. Una función adicional de esta corriente, es la de diluir la suspensión concentrada. El recipiente de mezclado 3, puede hacerse funcionar, cuando se encuentra lleno de líquido, o no. De una forma preferible, el recipiente de mezclado 3, se hace funcionar lleno de líquido, debido al hecho de que, si existe una interfase con nitrógeno, la suspensión de catalizador, podría precipitarse o sedimentarse, o adherirse a las paredes, en el recipiente.

De una forma preferible, la suspensión de catalizador de metaloceno, se diluye en un diluyente de hidrocarburo, en el recipiente de mezclado 3, a una concentración correspondiente a un porcentaje comprendido dentro de unos márgenes situados entre un 0,1% y un 10%, en peso. De una forma más preferible, la suspensión, se diluye en un diluyente de hidrocarburo, a una concentración comprendida dentro de unos márgenes situados entre un 0,1% y un 4%, en peso, de una forma más preferible, entre un 0,1% y un 1%, en peso, y de una forma todavía más preferible, a una concentración del 0,5%, en peso. La preparación de suspensión diluida que tenga estas concentraciones, permite, de una forma ventajosa, el utilizar adicionalmente bombas de membrana 5, para la inyección de suspensión, en el reactor 1, tal y como se describe, de una forma más detallada, posteriormente, a continuación. El recipiente de mezclado 3, se encuentra también provisto de un agitador 25, para mantener la homogeneidad de la suspensión.

Esta suspensión de catalizador diluida, se retira del recipiente de mezclado 3, a través de uno o más conductos 4, y se suministra, a través de estos conductos, a un reactor de polimerización 1. Cada conducto 4, se encuentra provisto de una bomba de membrana 5, la cual controla la transferencia e inyección de suspensión de catalizador de metaloceno, al interior de los reactores 1. En una forma de presentación particularmente preferida, los citados medios de bombeo, son bombas de membrana. Los conductos 4, abandonan el recipiente de mezclado, de una forma preferible, en dirección hacia arriba, en un ángulo preferiblemente superior a 10º y, de una forma más preferible, en un ángulo superior a 30º. Adicionalmente a ello, el conducto suministrado corriente abajo del medio de bombeo 5, conduce la suspensión de catalizador, de una forma preferible, en dirección hacia abajo, bajo un ángulo preferiblemente superior a 10º. Tal tipo de configuración, mejora la acción de los medios de bombeo 5, y permite, también, el evitar una obturación o atasco, en el medio de bombeo 5, puesto que, bajo esta configuración, la suspensión, tiende a sedimentarse o precipitarse lejos de la bombas 5, en caso de que las bombas 5 se interrumpan o se paren. No obstante, debe entenderse el hecho de que, no se requieren conductos que se extiendan hacia abajo, si se obtiene un lavado suficiente del conducto 4.

Los conductos 4, se encuentran adicionalmente provistos con medios de lavado con isobutano, bien ya sea en la entrada 30, ó bien ya sea en la salida 33, ó bien ya sea en ambos lados de las bombas de membrana 5, tal y como se ilustra en la figura 1. Los medios de lavado con isobutano, 30, 33, permiten el lavado con isobutano, a través del conducto 4, con objeto de mantener los conductos 4 y los medios de bombeo 5 exentos de obturación o atasco. De una forma preferible, existe un lavado continuo del conducto 4, corriente abajo de la bomba de membrana 5, al reactor 1, por mediación de medios para proporcionar un chorro de lavado de isobutano 33. El conducto 4, corriente arriba de la bomba 5, puede lavarse de una forma discontinua, por mediación de medios para proporcionar un chorro de lavado con isobutano 30. Cuando se encuentran provistos diferentes conductos 4, para conectar el recipiente de mezclado 3 con el reactor 1, de una forma general, un conducto que tenga una medio activo de bombeo 5, será operativo, mientras que, los otros conductos 4 y medios de bombeo 5, no serán operativos, pero permanecerán en modo de espera. En este último caso, el conducto 4 corriente abajo de la bomba 5, puede lavarse de una forma discontinua. Adicionalmente, además, pueden instalarse válvulas de dos vías, en los conductos 4, con objeto de no parar nunca los medios de
bombeo 5.

Es importante, el proceder a controlar de una forma correcta, el caudal de flujo de metaloceno al reactor, y el bombear suspensión de catalizador al interior del reactor, a una caudal de flujo controlado y limitado. Un caudal de flujo inesperado al reactor, podría dar lugar a una reacción fuera de sitio. Un caudal de flujo inesperado al reactor, podría reducir la eficiencia y las fluctuaciones en la calidad del producto. Así, por lo tanto, en una forma preferida de presentación, los caudales de flujo de la bomba de inyección 5, se controlan mediante la actividad del reactor 1. Los medios de bombeo, son particularmente controlables, en función de la concentración de un reactivo, en el citado reactor. De una forma preferible, el citado reactivo, es la concentración de monómero, a saber, etileno, en el reactor. No obstante, debe quedar claro el hecho de que, las bombas de membrana, sean controlables, en función de la concentración de otros reactivos, tales como, por ejemplo, también, las concentraciones de co-monómero o de hidrógeno en el reactor. Mediante la utilización de bombas de membrana 5, la invención, proporciona un buen flujo de control de catalizador. De una forma particular, el caudal de flujo de metaloceno, a los reactores, se controla mediante el ajuste de la carrera y/o la frecuencia de las bombas de membrana. Adicionalmente, además, los caudales de flujo de las bomba, son susceptibles de poderse controlar mediante la concentración de etileno en el reactor. En el caso en el que, la concentración de etileno, sea alta, en el reactor, se añadirá más catalizador al reactor, y viceversa. Así, de este modo, las variaciones en el caudal de flujo de la polimerización de etileno, se toman en consideración y, la tasa de producción efectiva y las propiedades del producto, no fluctúan de una forma significativa. Las variaciones en la tasa de producción de etileno, se toman en consideración, y pueden obtenerse unas reacciones de polimerización, bajo unas condiciones óptimas de suministro de catalizador.

En el inicio de la operación de la forma de presentación anteriormente descrita, arriba, de un aparato en concordancia con la presente invención, se realizan las siguientes etapas subsiguientes. En primer lugar, el recipiente de mezclado 3 y los conductos proporcionados bajo las válvulas 9, se alimentan con el diluyente isobutanto. A continuación, los recipientes de almacenaje y los conductos 6, y las líneas de conexión 8, proporcionadas corriente arriba de las válvulas 9, se abastecen con isobutano. Subsiguientemente, las válvulas 9, se ponen en funcionamiento operativo durante un reducido transcurso de tiempo, después de lo cual, se abre el flujo de descarga del reactor 1, y se inyecta catalizador, a través de los conductos 4, en el reactor.

En otra forma de presentación, la invención se refiere a un aparato para preparar y suministrar catalizador, a un reactor de polimerización, el cual comprende,

un recipiente (de almacenaje) apropiado para contener suspensión de catalizador, el cual comprende partículas sólidas de catalizador, suspendidas en aceite mineral,

un recipiente de compensación, para diluir la citada suspensión de catalizador, a una concentración apropiada, para su uso en una reacción de polimerización, encontrándose, el citado recipiente de compensación, en conexión con el citado recipiente (de almacenaje), por mediación de uno o más conductos para transferir la suspensión de catalizador concentrada, desde el citado recipiente (de concentración) al recipiente de compensación, y encontrándose provisto con uno o más conductos apropiados para transferir la suspensión de catalizador diluida, desde el citado recipiente de compensación al citado reactor,

una bomba, suministrada en cada uno de los citados conductos, para transferir suspensión, desde el citado recipiente, al citado recipiente de compensación, y

una bomba de membrana, en cada una de los citados conductos, para transferir suspensión de catalizador diluida, desde el citado recipiente de compensación, al citado reactor.

La forma de presentación a la que se ha hecho referencia anteriormente, arriba, de un aparato en concordancia con la presente invención, es particularmente apropiada para ser utilizada para diferentes tipos de catalizadores, por ejemplo, catalizadores del tipo de cromo, del tipo de metaloceno, así como también, del tipo de Ziegler-Natta y, de una forma particular, para catalizadores que se suministren en forma de partículas sólidas suspendidas en un aceite mineral.

La presente forma de presentación de un aparato en concordancia con la presente invención, posibilita transferir suspensión de catalizador concentrada, desde el recipiente de almacenaje, al recipiente de compensación, antes de suministrar las suspensión al reactor. A dicho efecto, en otra forma preferida de presentación, se proporciona un aparato en concordancia con la presente invención, en donde se suministra una bomba, en el conducto, para transferir suspensión de catalizador concentrada, desde el recipiente de almacenaje, al recipiente de compensación, la cual, de una forma preferible, comprende una bomba de cavidad progresiva. Tal tipo de bomba, es particularmente apropiada, para bombear cantidades significativas de sólidos, por ejemplo, partículas sólidas de catalizador en aceite mineral.

Adicionalmente, además, la presente invención, proporciona un aparato que posibilita el ajustar el flujo de catalizador al citado reactor, en función de la reacción de polimerización en el citado reactor. Así, por lo tanto, en otra forma preferida de presentación, la bomba suministrada en el conducto, para transferir la suspensión de catalizador diluida, desde el citado recipiente de compensación, al citado reactor, comprende una bomba de membrana. Tales tipos de bombas, tienen la desventaja de que, éstas, permiten el control del caudal de flujo de catalizador. Adicionalmente, además, tales tipos de bombas, pueden regularse, de una forma particular, en función de la concentración de reactivo, en el citado reactor. Vía un mecanismo de retroalimentación, las bombas de membrana, son capaces de poderse ajustar, y de conseguir un ajuste fino del caudal de flujo de catalizador, al reactor, en función de la concentración de un reactivo, en el citado reactor.

Adicionalmente, el presente aparato, tiene la ventaja de ser susceptible de poder ser utilizado para diferentes lotes de catalizador. El aparato, no necesita reemplazarse, cada vez que, en el sistema, debe conectarse un nuevo recipiente comercial que comprende catalizador.

Tal y como se ha mencionado anteriormente, arriba, la presente forma de presentación de un aparato en concordancia con la presente invención, es particularmente apropiada para su utilización para diferentes tipos de catalizadores, por ejemplo, catalizadores del tipo de cromo, del tipo de metaloceno, y del de Ziegler-Natta. Esta forma de presentación de la invención, se describirá no obstante, en la parte que sigue de este documento, con referencia a un procedimiento y un aparato para suministrar un catalizador de Ziegler-Natta, de una forma particular, un catalizador de tetracloruro de titanio (TiCl_{4}), a un reactor de polimerización, en donde se polimeriza etileno. Como co-catalizador, para el catalizador de Ziegler-Natta, se hace referencia a un co-catalizador de tri-isobutil-aluminio. No obstante, debe quedar claro el hecho de que, el presente aparato, es susceptible de poderse aplicar, también, a otros tipos de catalizadores y co-catalizadores, tal y como se ha indicado anteriormente, arriba.

Con referencia a la figura 3, se ilustra una forma preferida de presentación de un aparato en concordancia con la presente invención. De una forma general, el aparato en concordancia con la presente invención, comprende un recipiente 2, para recibir catalizador en suspensión en aceite, y un recipiente de compensación 3, para preparar y almacenar suspensión de catalizador diluida, a una concentración apropiada, para su uso en una reacción de polimerización. La suspensión concentrada de catalizador, se transfiere, desde el recipiente 2, al recipiente de compensación 3, a través de uno o más conductos 40, por mediación de bombas 50, al mismo tiempo se transfiere suspensión diluida de catalizador, de una forma continua, desde el recipiente de compensación 3, al reactor, a través de uno o más conductos 4, por mediación de bombas 5. Los detalles constructivos de la válvulas, bombas, etc. se han omitido, en los dibujos, para una mayor claridad, siendo una tarea perteneciente a la persona experta, en el arte especializado de la técnica, el suministrarlas, en concordancia con el arte especializado de la técnica.

En concordancia con la presente invención, el catalizador de Ziegler-Natta, TiCl_{4}, se suministra con una suspensión de partículas sólidas, en un aceite mineral o hexano o heptano, en un tambor o barril comercialmente obtenible en el mercado. Éste puede también suministrarse en forma seca. El catalizador, puede transferirse a un recipiente 2, desde este tambor o barril comercial. En concordancia con una forma de presentación, el catalizador, puede suministrarse, desde los citados tambores o barriles comercialmente obtenibles en el mercado, al recipiente 2, por mediación de transferencia pneumática con nitrógeno o mediante gravedad. La concentración de catalizador, en el recipiente 2, puede ajustarse procediendo a añadir aceite mineral; de una forma alternativa, pueden utilizarse otros hidrocarburos.

De una forma general, la presión, en el recipiente 2, puede comprender, aproximadamente, a un valor comprendido dentro de unos márgenes situados entre aproximadamente 7 y 16 bar. A la suspensión, en el recipiente 2, se le hace referencia como suspensión "concentrada" o "pesada", debido al hecho de que, ésta, contiene una cantidad proporcionalmente alta de sólidos de catalizador en forma de partículas. Tal tipo de concentración, de una forma preferible, es la correspondiente a un valor comprendido dentro de unos márgenes que van desde un 10 hasta un 50%, en peso y, de una forma más preferible, desde un 20 hasta un 40%, en peso.

En concordancia con una forma preferida de presentación, el catalizador de Ziegler-Natta, se transfiere desde el recipiente 2, hasta el recipiente de compensación 3, en donde, el catalizador, se diluye a una concentración apropiada, para su uso en el reactor de polimerización. El recipiente de compensación 3, se encuentra por lo tanto provisto con medios 34, para suministrar un diluyente apropiado, al citado recipiente de compensación 3. El suministro de catalizador concentrado, al recipiente de concentración 3, a través del conducto 4, se diluye mediante el diluyente suministrado a través del conducto 34, para obtener suspensión de catalizador diluida, en recipiente de compensación 3. El recipiente de compensación 3, puede operarse tanto cuando se encuentra lleno de líquido, como cuando no lo esté. De una forma preferible, el recipiente de compensación 3, se opera cuando se encuentra lleno de líquido, debido al hecho de que, si existe una interfase con nitrógeno, la suspensión de catalizador, podría adherirse en al sedimento de las paredes, en el recipiente.

Cuando se utiliza TiCl_{4}, como catalizador, los hidrocarburos tales como el hexano o el isobutano, pueden utilizarse para diluir el catalizador y para obtener suspensión de catalizador diluida. No obstante, una desventaja mayor de la utilización de hexano, como diluyente, para preparar el catalizador, reside en el hecho de que, una porción de hexano, generalmente, termina en el producto polímero final, lo cual no es deseable. El isobutano, por otro lado, es más fácil de manejar, de purificar y de reutilizar, que el hexano, en el proceso de polimerización. Así por ejemplo, puesto que, en el proceso de polimerización de etileno, se aplica isobutano, como diluyente, en la reacción, el isobutano utilizado como diluyente, para el catalizador, puede reutilizarse fácilmente en el proceso de polimerización. Así, por lo tanto, en una forma preferida de presentación, se utiliza isobutano como diluyente para el catalizador de TiCl_{4}. El isobutano, se encuentra presente, de una forma general, en forma de gas, a la temperatura ambiente, y a la presión atmosférica. Con objeto de obtener isobutano líquido, para preparar la suspensión diluida de catalizador, el recipiente de compensación 3, se opera, de una forma preferible, a unos niveles de presión comprendidos dentro de unos márgenes situados entre 8 y 17 bar y, de una forma preferible, a unos niveles de presión comprendidos dentro de unos márgenes situados entre 4 y 5 bar. La presión, en el recipiente de compensación 3, es preferiblemente inferior que la correspondiente a la presión en el reactor, con objeto de evitar derrames o fugas de catalizador, desde el recipiente de compensación, al reactor.

Antes de transferir el catalizador de Ziegler-Natta, desde el recipiente 2, al recipiente de compensación 3, se da entrada al isobutano, hacia el interior del recipiente 3. El recipiente 3, se encuentra provisto de un sistema de entrada 34, para el suministro de este diluyente. El recipiente 2 y el recipiente de compensación 3, se agitan por mediación de medios de mezcla o de agitación 25, provistos en el citado recipiente, para mantener la homogeneidad de la suspensión de catalizador concentrada y diluida, respectivamente. El recipiente de compensación 3, de una forma preferible, es lo suficientemente grande, como para contener suficiente suspensión de catalizador, y lo suficientemente grande como para que, la capacidad diaria del recipiente, sea equivalente al tiempo para preparar un nuevo lote. Esto posibilita el poder asegurar la producción continua y la disponibilidad del catalizador, en la reacción de polimerización. De una forma alternativa, puede prepararse un segundo recipiente 3, para preparar un nuevo lote.

A la suspensión, en el recipiente de compensación 3, se le hace aquí referencia como "suspensión diluida", debido al hecho de que, ésta, contiene una cantidad proporcionalmente baja de sólidos de catalizador, en forma de partículas. La suspensión diluida, tiene una concentración comprendida dentro de unos márgenes situados entre un 0,1 y un 10%, en peso, y de una forma preferible, comprendida dentro de unos márgenes situados entre un 0,1 y un 5%, en peso, y siendo, de una forma preferible, de un porcentaje comprendido entre un 0,5 y 4%, en peso. La preparación de suspensión de catalizador diluida, que tiene estas concentraciones, permite, de una forma ventajosa, el uso adicional de bombas de diafragma 5, para la inyección de suspensión de catalizador diluida, en el reactor 1, tal y como se describe en más detalles, posteriormente, a continuación.

La transferencia del catalizador de Ziegler-Natta, desde el recipiente 2, al recipiente de compensación 3, se realiza, de una forma preferible, a través de uno o más conductos 40. Para la transferencia de catalizador de Ziegler-Natta, desde el recipiente 2, al recipiente de compensación 3, se proporciona una bomba 50, en cada conducto 40. En una forma preferida de presentación, la citada bomba 50, comprende una bomba, la cual es apropiada para bombear líquidos con unas cantidades significativas de sólidos, por ejemplo, partículas sólidas, en aceite crudo, lo cual, de otro modo, podría dañar fácilmente los tipos más comunes de sistemas sólidos, recíprocos, de bombeo de aceite. Los ejemplos de bombas de este tipo, se conocen, usualmente, como bombas de Moineau, o bombas de cavidad progresiva, y se encuentran comercialmente disponibles en el mercado. Tales tipos de cavidad progresiva, funcionan según el principio e Moineau, el cual se basa en el encaje geométrico entre el elemento de rotación (rotor) y el elemento estacionario (estator). El ajuste o encaje de interferencia entre el rotor y el estator, crea una serie de cámaras selladas, denominadas cavidades. La acción de bombeo, se realiza mediante el movimiento de giro del rotor, el cual gira de una forma excéntrica, en el interior del estator. el fluido, penetra en la cavidad formada en la entrada, y avanza, de una forma progresiva, en el interior de la cavidad, hacia la salida. El resultado, es un desplazamiento positivo de un flujo no pulsante, el cual es directamente proporcional a la velocidad de las bombas. Esto permite, a la bomba de cavidad progresiva, el
suministrar material, en una amplia gama de caudales de flujo, desde reducidos disparos, hasta un flujo continuo.

Tal y como ser representa en la figura 3, los conductos 40, abandonan el recipiente 2, de una forma preferible, en una dirección ascendente, en un ángulo preferiblemente superior a 10º y, de una forma más preferible, en un ángulo superior a 30º. Adicionalmente a ello, los conductos 40, aportados corriente abajo de los medios de bombeo 50, conducen a la suspensión de catalizador, de una forma preferible, en dirección descendente, en un ángulo preferiblemente superior a 10º. Tal tipo de configuración, mejora la acción de la bomba 50 y posibilita, también, el evitar la obturación o atasco en la bomba 50, debido al hecho de que, en esta configuración, la suspensión de catalizador concentrada, tiende a sedimentarse fuera de las bombas 50, en caso de que las bombas 50, se interrumpan o se paren.

Los conductos 4, de una forma preferible, se encuentran adicionalmente provistos de un regulador-amortiguador de pulsación, válvulas de seguridad y medios de descarga de isobutano 300-333, bien ya sea en la entrada, bien ya sea en la salida, o bien ya sea en ambos lados de las bombas de suspensión 50, tal y como se ilustra en la figura 3. Los medios de descarga de isobutano, 300, 330, permiten el descargar el diluyente de isobutano, a través del conducto 40, y mantener los conductos 40 y las bombas 50, libres de obturación. En los conductos 300, 330, para la inyección de isobutano, pueden encontrarse provistos medios de medición de flujo. Cuando se han provisto diferentes conductos 4, para conectar el recipiente 2 al recipiente de compensación 3, de una forma general, un conducto que tenga una bomba activa 50, será operativo mientras que, los otros conductos 40 y bombas 50, no serán operativos, sino que se encontrarán en situación de espera.

La suspensión concentrada, se inyecta, de una forma preferible, en un factor de relación de control de diluyente, con respecto al catalizador, en el recipiente de compensación, para tener una concentración constante de suspensión, en el recipiente de compensación. Adicionalmente los conductos 40, pueden proveerse, además, con medios de medición de caudal, para una fácil medición del caudal de flujo de la suspensión de catalizador concentrado, en los conductos 40. El factor de relación de catalizador con respecto al diluyente, se controla y se ajusta mediante el control de la velocidad de la bomba 50, y midiendo la densidad del diluyente de isobutano.

Los residuos de catalizador, pueden enviarse a través del conducto 37, el cual se encuentra provisto con una válvula 39, a uno o más recipientes de recipientes de descarga, los cuales se encuentran provistos con medios de agitación, y contienen aceite mineral, para la neutralización y eliminación de los residuos. De una forma preferible, el citado recipiente de descarga 38, es mayor que el recipiente de compensación 3. En caso de preparación de catalizador no apropiado, éste puede vaciarse desde los recipientes 3, a estos recipientes de descarga 38. El recipiente de descarga 38, de una forma preferible, es un recipiente calentado, que tiene una camisa de vapor, en donde se evapora el diluyente, es decir, el isobutano. Se prefiere la camisa de vapor, con objeto de desorber isobutano. El diluyente evaporado, se envía a destilación, o se envía a la llama. Con objeto de evitar la transferencia de fragmentos de catalizador, cuando se transfiere el diluyente evaporado, se proporcionan filtros de protección, con los recipientes de descarga 38. Los recipientes de descarga 38, se encuentran también provistos con medios de control de presión, para controlar la presión en los citados recipientes. Los residuos de catalizador que permanecen después de la evaporación del disolvente, se retiran de los recipientes 38, de una forma preferible, mediante un sistema de drenaje, provisto en el fondo de los recipientes 38 y, los residuos retirados, se descargan al interior y, adicionalmente, se destruyen.

La suspensión de catalizador de Ziegler-Natta, se transfiere subsiguientemente, desde al recipiente de compensación 3, al reactor 1, a través de uno o más conductos 4. Los conductos 4, de una forma preferible, tienen un diámetro interior comprendido dentro de unos márgenes situados entre 0,3 y 3 cm y, de una forma preferible, entre 0,6 y 1 cm. Cada conducto 4, se encuentra provisto con una bomba 5, la cual controla la transferencia y la inyección de suspensión de catalizador de Ziegler-Natta, diluida, al interior del reactor 1. En una forma de presentación particularmente preferida de la presente invención, la citadas bombas, son bombas de diafragma.

Tal y como se representa en la figura 3, los conductos 4, los conductos 40, abandonan el recipiente de compensación 3, de una forma preferible, en una dirección ascendente, en un ángulo preferiblemente superior a 10º y, de una forma más preferible, en un ángulo superior a 30º. Adicionalmente a ello, el conducto 4, aportado corriente abajo de la bomba 5, conduce a la suspensión de catalizador diluida, en dirección descendente, en un ángulo preferiblemente superior a 10º. Tal tipo de configuración, mejora la acción de la bomba 5 y posibilita, también, el evitar la obturación o atasco en la bomba 5, debido al hecho de que, en esta configuración, la suspensión de catalizador diluida, tiende a sedimentarse fuera de la bombas 5, en caso de que las bombas 5, se interrumpan o se paren.

Los conductos 4, se encuentran adicionalmente provistos de un regulador-amortiguador de pulsación, válvulas de seguridad y medios de descarga de isobutano 30-33, bien ya sea en la entrada, bien ya sea en la salida, o bien ya sea en ambos lados de las bombas de diafragma 5. Los medios de descarga de isobutano, 30, 33, permiten el descargar el diluyente de isobutano, a través del conducto 4, y mantener los conductos 4 y la bomba 5, libres de obturación. De una forma preferible, existe un flujo de descarga continuo en el conducto 4, corriente abajo de las bombas de membrana 5, al reactor 1, por mediación de medios de descarga de flujo de isobutano. El conducto 4, corriente arriba de la bomba 5, puede descargarse con flujo, de una forma discontinua, por mediación de medios de descarga de flujo de isobutano. Cuando se encuentran provistos diferentes conductos 4, para conectar el recipiente de compensación 3, al reactor 1, de una forma general, un conducto que tenga una bomba activa 5, será operativo mientras que, los otros conductos 4 y bombas 5, no serán operativos, sino que se encontrarán en situación de espera. En este último caso, el conducto que se encuentra corriente abajo de la bomba 5, se descargará, de una forma preferible, con una corriente apropiada de vapor. El conducto corriente arriba de la bomba 5, se descargará, haciendo pasar flujo, de una forma discontinua.

Con objeto de reducir el riesgo de derrames o fugas, el catalizador, debe almacenarse a una presión más baja, que la del reactor, la cual se encuentra comprendida, de una forma general, dentro de unos márgenes situados alrededor de 43 bar, por ejemplo, éste debe almacenarse en el recipiente de compensación 3, a una presión de aproximadamente 6-16 bar. La presión en los conductos 4, corriente abajo de la bomba 5, se encuentra comprendida, de una forma preferible, dentro unos márgenes situados entre 45 y 65 bar. Esta elevada presión, en comparación con los valores de presión provistos en el recipiente 2 y el recipiente de compensación 3, son los que se requieren, con objeto de llevar al catalizador diluido, a una presión suficiente, al interior del reactor.

Es importante el controlar correctamente el flujo de catalizador, en el reactor, y el bombear suspensión de catalizador, al interior del reactor, a un caudal controlado y limitado. Un flujo inesperado, al reactor, podría conducir a una reacción fuera de lugar. Un flujo fluctuante, al reactor, podría conducir a una eficacia reducida y a fluctuaciones, en la calidad del producto. Así, por lo tanto, en una forma particular de presentación de la presente invención, los caudales de flujo de inyección de la bomba 5, se controlan mediante la actividad del reactor 1. De una forma particular, las bombas, son susceptibles de poderse controlar, en función de la concentración de un reactivo, en el citado reactor. De una forma preferible, el citado reactivo, es la concentración de monómero, a saber, etileno, en el reactor. No obstante, debe quedar claro el hecho de que, las bombas de membrana, son susceptibles de poder ser controladas, en función de la concentración de otros reactivos, tales como, también, por ejemplo, las concentraciones de co-monómero o de hidrógeno, en el reactor. Mediante la utilización de bombas de membrana 5, la invención, proporciona un buen control del flujo de catalizador diluido. De una forma particular, el caudal de flujo de catalizador, hacia los reactores, se controla y ajusta mediante el ajuste de la carrera y/o la frecuencia de las bombas de diagrama. Adicionalmente, además, los caudales de flujo de las bombas, se controlan mediante la concentración de etileno en el reactor. En el caso en el que, la concentración de etileno, sea alta, en el reactor, se añadirá más catalizador al reactor, y viceversa. Así, de este modo, las variaciones en el caudal de polimerización de etileno, se toman en consideración y, la tasa de producción efectiva y las propiedades del producto, no fluctúan de una forma significativa.

En una forma adicional de presentación, el aparato en concordancia con la presente invención, se encuentra adicionalmente provisto de un sistema de distribución de co-catalizador, para poner en contacto una cantidad apropiada de co-catalizador, con la suspensión de catalizador, durante un transcurso de tiempo apropiado, antes de suministrar la citada suspensión de catalizador, al citado reactor. Cuando se utiliza un catalizador de metaloceno, como catalizador, se utiliza, de una forma preferible, tri-isobutil-aluminio (TIBAL), como co-catalizador. Cuando se utiliza un catalizador de Ziegler-Natta, como catalizador, se utiliza, de una forma preferible, tri-isobutil-aluminio (TIBAL), como co-catalizador.

Con referencia a la figura 1 ó a la figura 3, el sistema de distribución de co-catalizador 11, puede comprender dos recipientes de almacenaje de co-catalizador, en donde, el co-catalizador, se prepara y se almacena. Un recipiente, puede encontrarse en conexión con el conducto 4, para proporcionar el co-catalizador a éstos.

Los residuos de co-catalizador, pueden enviarse a un recipiente de descarga, el cual se encuentra provisto, de una forma preferible, con medios de agitación, y contiene aceite mineral, para la neutralización y la eliminación. La descarga o vertido, se encuentra provista con un recipiente calentado, por ejemplo, una camisa de vapor, en donde se evapora isobutano, y se envía a destilación o a la llama.

Los co-catalizadores, se suministran, de una forma preferible, en tambores o barriles comerciales. En un recipiente de almacenaje del sistema de distribución de co-catalizador 11, el co-catalizador de TIBAL, se suministra, de una forma preferible, en una solución de hexano o de heptano, pero puede también suministrarse en forma pura. El co-catalizador de TIBAL, se transfiere, desde el recipiente de almacenaje, a través del conducto de inyección de co-catalizador 12, en el conducto 4, el cual conecta al recipiente de mezclado 3, con el reactor 1. El conducto 12, intersecta al conducto 4, corriente abajo de las bombas de diafragma 5, y corriente arriba del reactor 1. En el caso en el que se encuentre adicionalmente provisto un medio de medición de flujo 10, en los conductos 4, el conducto de alimentación de co-catalizador 12, de una forma preferible, intersecta al conducto 4, corriente abajo del citado caudalímetro 10, y corriente arriba del reactor 1.

El tiempo de contacto entre el catalizador de Ziegler-Natta/metaloceno, y el co-catalizador de TIBAL, y el factor de relación entre el catalizador de Ziegler-Natta/metaloceno y el co-catalizador de TIBAL, tienen una importante influencia en la granulometría, pero también en la actividad del producto de polimerización final. Utilizando un co-catalizador de TIBAL, pueden obtenerse partículas de polietileno de un tamaño mayor, a través de la actividad. También, el contacto previo del co-catalizador de TIBAL, con el catalizador, mejora la densidad aparente y la eficacia de la sedimentación del polietileno preparado en el reactor de polimerización. En concordancia con la presente invención, se inyecta una cantidad apropiada de co-catalizador de TIBAL, en los conductos 4, corriente debajo de las bombas de diafragma 5, antes de entrar en los reactores 1.

En el caso en el que, el co-catalizador de TIBAL, se inyecte en el conducto 4, el punto de inyección, se encuentra a una distancia del reactor, la cual permite un cierto tiempo de contacto previo con el catalizador, antes de que se suministre al reactor. Con objeto de tener un tiempo de contacto previo suficiente, de una forma preferible, comprendido dentro de unos márgenes situados entre 5 segundos y 1 minuto, entre la suspensión de catalizador de metaloceno y el co-catalizador de TIBAL, cada conducto 4, se encuentra provisto de un reciente de contacto 13, de una forma preferible, corriente abajo del punto de inyección del sistema de distribución de co-catalizador, para mejorar el tiempo de contacto con la citada suspensión de catalizador, en los conductos 4. Estos recipientes de contacto 13, pueden agitarse o no. En otra forma preferida de presentación, los conductos 4, tienen un diámetro interior comprendido dentro de unos márgenes situados entre 0,3 y 2 cm, y de una forma preferible, comprendido dentro de unos márgenes situados entre 0,5 y 1 cm, mientras que, el diámetro de los recipientes de contacto 13, se encuentra comprendido, de una forma preferible, dentro de unos márgenes situados entre 1 y 15 cm, y de una forma preferible,
entre 6 y 9 cm.

Adicionalmente, además, en varias formas de presentación de un aparato en concordancia con la presente invención, se encuentran provistos conductos 4, los cuales se encuentran adicionalmente provistos con medios de medición 10, para realizar una fácil medición del caudal de flujo de los del catalizador, en los conductos 4. Estos medios de medición de flujo, de una forma preferible, son medios de medición de flujo mediante el efecto de Coriolis. Los medios 10, pueden encontrarse provistos entre el recipiente de mezclado 3 y las bombas de membrana 5, ó corriente abajo de los citados medios de bombeo 5. De una forma preferible, los citados medios de medición 10, se encuentran provistos corriente arriba el conducto de inyección de co-catalizador 11. La suspensión, de una forma preferible, se inyecta en un factor de relación de control de diluyente de isobutano con respecto a diluyente. El factor de relación del catalizador con respecto al diluyente, se controla y se ajusta, de una forma adecuada, procediendo al control de la velocidad de la bomba 5, y procediendo a medir la densidad del diluyente de isobutano. El medidor de los efectos de Coriolis 10, puede medir el flujo y la densidad de la suspensión de catalizador, en la salida del recipiente de mezclado 3 y, de una forma indirecta, determinar la concentración de sólidos suspendidos. Existe una correlación para estimar la concentración de sólidos suspendidos, en base a la densidad de la suspensión, la densidad del fluido de soporte, y la densidad de las partículas sólidas.

En otra forma de presentación, los medios de medición 10 y, de una forma preferible, los medios de medición de flujo por el efecto Coriolis, puede también encontrarse provisto en los conductos 40, entre el recipiente de almacenaje 2 y el recipiente de mezclado 3, es decir, corriente arriba o corriente abajo de las bombas de membrana 50, en estos conductos 40.

En otra forma de presentación, la suspensión de catalizador, se inyecta bajo un caudal de flujo controlado, al interior del reactor. Los conductos 4, para transferir suspensión de catalizador al interior del reactor, se encuentran equipados con una o más válvulas, de una forma preferible, válvulas de pistón 22. Las válvulas de pistón 22, son capaces de sellar el orificio, mediante el cual, el conducto 4, se encuentra conectado al reactor 1. Cuando se utilizan diferentes conductos 4, para transferir la suspensión de catalizador al reactor, únicamente en un conducto 4, las bombas, bombean activamente suspensión de catalizador al reactor, mientras que, en otros conductos 4, las bombas, no son activas y, los conductos, de una forma preferible, se descargan con flujo (de lavado) de isobutano.

Por razones de brevedad y de claridad, en esta descripción, no se han incluido los equipos auxiliares convencionales, tales como bombas, válvulas adicionales, y otro equipamiento del procedimiento y los dibujos de acompañamiento, debido al hecho de que, éstos, no forman parte de la explicación de la invención. También, los dispositivos adicionales de medición y de control, los cuales se utilizarían, de una forma típica, en un procedimiento de polimerización, no se han ilustrado.

Está claro, a raíz de la presente descripción, el hecho de que, el número y las dimensiones de las diferentes partes del aparato en concordancia con la presente invención, se refieren al tamaño de los reactores de polimerización, y pueden cambiarse, en función de los tamaños de los reactores.

En otra forma preferida de presentación, procediendo a operar en concordancia con la presente invención, todas las líneas, recipientes, bombas, válvulas, etc., pueden mantenerse exentas de obturaciones y atascos, por mediación de un flujo de descarga o purgado con nitrógeno o diluyente, a saber, isobutano. Deberá entenderse el hecho de que, en el dispositivo en concordancia con la presente invención, allí en donde sea necesario, se encuentran a disposición medios de flujo de descarga (de lavado) y de purgado, y líneas, con objeto de evitar obturaciones o atascos, o un bloqueo.

Debe entenderse el hecho, a raíz de la presente invención, de que todos los valores de presión indicados, se refieren a valores de presión, los cuales, de una forma general, pueden desviarse de los valores indicados de presión, en aproximadamente \pm 1 bar. Será evidente, a raíz de la presente descripción, el hecho de que, todos los valores de presión indicados, en los recipientes, conductos, etc., son valores que son inferiores a los valores de la presión, en el reactor de polimerización.

En otra forma preferida de presentación, deberá entenderse el hecho de que, todas las líneas o conductos aplicados en concordancia con la presente invención, pueden encontrarse provistos, allí en donde sea necesario, con medios de medición de flujo.

El aparato en concordancia con la presente invención, puede aplicarse para alimentar un reactor de polimerización individual. En una forma preferida de presentación, el aparato en concordancia con la presente invención, se aplica para alimentar un reactor de polimerización, consistente en dos reactores de bucle completo, de líquido, que comprenden un primer y segundo reactor, conectados en serie, mediante una o más piernas o ramales de sedimentación del primer reactor, conectadas para descargar suspensión, desde el primer reactor, al citado segundo reactor. Tales tipos de reactores conectados en serie, son particularmente apropiados para la preparación de polietileno bimodal. El presente aparato, puede aplicarse para ambos reactores. El número de conductos 4, puede dividirse entre el primer y segundo reactor. Es también posible, el usar uno o más aparatos en concordancia con la presente invención, por ejemplo, cuando se utilizan uno o más catalizadores diferentes. En una forma preferida de presentación, el aparato en concordancia con la presente invención, puede utilizarse en un reactor de bucle individual, tal como se dibuja en la figura 4, ó en un reactor de doble bucle, tal y como se dibuja en la figura 5.

La figura 4, representa un reactor de bucle individual 100, consistente en una pluralidad de tuberías interconectadas 104. Las secciones verticales de los segmentos de tubería 104, se encuentran preferiblemente provistas con camisas de calor 105. El calor de la polimerización, puede extraerse por mediación de agua de refrigeración, circulando en el interior de estas camisas del reactor. Los reactivos, se introducen en el reactor 100, por mediación de la línea 107. El catalizador, opcionalmente, conjuntamente con un co-catalizador o agente de activación, se inyecta en el reactor 100, por mediación del conducto 106. La suspensión de polimerización, se hace circular a través del reactor de bucle 100, en la dirección que se indica mediante las flechas 108, mediante una o más bombas, tal como una bomba de flujo axial 101. La bomba puede accionarse mediante un motor eléctrico 102. Tal y como se utiliza aquí, en este documento, el término "bomba", incluye a cualquier dispositivo, como un impulsor de compresión, que hace subir la presión de un fluido, mediante por ejemplo un pistón, o un juego de impulsores o hélices rotativas 103. El reactor 100, se encuentra adicionalmente provisto con una o más piernas o ramales de sedimentación 109, conectadas a las tuberías 104 del reactor 100. Las piernas o ramales de sedimentación 109, se encuentran provistas, de una forma preferible, con una válvula de aislamiento 110. Estas válvulas 110, se abren, bajo unas condiciones normales, y pueden cerrarse, por ejemplo, para aislar una pierna o ramal de sedimentación, del funcionamiento operativo. Adicionalmente, además, las piernas o ramales de sedimentación 109, pueden encontrarse provistas de válvulas de arranque de producto o de descarga, 111. La válvula de descarga, descarga una suspensión de polímero, cuando ésta se encuentra completamente abierta. La suspensión de polímero sedimentada en las piernas o ramales de sedimentación 109, pueden retirarse por mediación de una o más líneas de recuperación de producto 113, por ejemplo, a una zona de recuperación de
producto.

La figura 5, representa un reactor de doble bucle 100/116, que comprende dos reactores de bucle individual 100 y 116, los cuales se encuentran interconectados en serie. Ambos reactores 100, 116, consisten en una pluralidad de tuberías interconectadas 104. La vertical 111, puede ser cualquier tipo de válvula, la cual pueda permitir que secciones continuas o periódicas de los segmentos de tuberías 104, se encuentren preferiblemente provistos de caminas de calor 105. Los reactivos, se introducen al interior de los reactores 100, mediante la línea 107. El catalizador, opcionalmente, conjuntamente con un co-catalizador o un agente de activación, se inyecta en el reactor 100 ó 116, por mediación del conducto 106. La suspensión de polimerización, se hace circular a través de los reactores 100, 116, en la dirección que se ilustra mediante las flechas 108, mediante una o más bombas, tal como una bomba de flujo axial 101. Las bombas, pueden impulsarse mediante un motor eléctrico 102. La bombas, pueden encontrarse provistas con un juego de impulsores o hélices rotativas de impulsión 103. Los reactores 100, 116, se encuentran adicionalmente provistos con una o más piernas o ramales de sedimentación 109, conectados a la tuberías 104 de los reactores 100, 116. Las piernas o ramales de sedimentación 109, se encuentran provistos, de una forma preferible, con una válvula de aislamiento 110. Adicionalmente, además, las piernas o ramales de sedimentación 109, pueden encontrarse provistos de válvulas de arranque de producto o de descarga, 111. Corriente abajo de la válvula 111, en la salida de la pierna o ramal de sedimentación 109 del reactor 100, se encuentra provista una válvula de tres vías 114, la cual permite la transferencia de suspensión de polímero sedimentado, en las piernas o ramales de sedimentación 109, al otro reactor 116, por mediación de la línea de transferencia 112. La línea de transferencia 112, conecta la válvula de tres vías 114, provista en la salida de la pierna o ramal de sedimentación 109 de un reactor 100, con la entrada en el otro reactor 116, en donde, de una forma preferible, se encuentra provista una válvula de pistón 115. La suspensión de polímero sedimentada en las piernas o ramales de sedimentación 109, del reactor 116, puede retirarse por mediación de una o más líneas de recuperación de producto 113, por ejemplo, a la zona de recuperación
de producto.

La presente invención, se refiere adicionalmente a procedimientos para optimizar el suministro de suspensión de catalizador a un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno y, de una forma preferible, polietileno bimodal.

En una forma de presentación, la presente invención, se refiere a un procedimiento para controlar la inyección de suspensión de catalizador, al interior de un reactor de polimerización 1, en donde se prepara polietileno, consistiendo, tal catalizador, en catalizador sólido, de una forma preferible, un catalizador de metaloceno, definido tal y como se describe anteriormente, arriba, en un diluyente de hidrocarburo, de una forma preferible, isobutano. No obstante, está claro que, el presente procedimiento, es también apropiado para controlar la inyección de catalizador de cromo, en un reactor de polimerización 1. El procedimiento, comprende las subsiguientes etapas de: a) suministrar catalizador sólido y un diluyente de hidrocarburo, en uno o más recipientes de almacenaje 2, de tal forma que se obtenga una suspensión de catalizador, en el citado recipiente 2, b) transferir la citada suspensión de catalizador, desde el citado recipiente de almacenaje 2, a un recipiente de mezclado 3, en donde, la citada suspensión de catalizador, de diluye, con objeto de obtener una concentración apropiada para su uso en una reacción de polimerización, y c) bombear la citada suspensión de catalizador diluida, a un caudal de flujo controlado, desde el citado recipiente de mezclado 3, al citado reactor de polimerización, a través de uno o más conductos 4, por mediación de una bomba de membrana 5, provista en cada uno de los citados conductos 4. Tal tipo de procedimiento, es particularmente apropiado, para optimizar el suministro de catalizador de metaloceno o de cromo, a un reactor de polimerización 1.

En concordancia con una forma preferida de presentación, tal y como se ilustra en la figura 1, el procedimiento, comprende la transferencia de la citada suspensión de catalizador, desde un recipiente de almacenaje 2, a un recipiente de mezclado 3, a un caudal de flujo controlado, procediendo a controlar el factor de relación entre el diluyente y el catalizador, en el recipiente de mezcla 3. El control del caudal de flujo, se encuentra capacitado para proporcionar un sistema de suministro de catalizador, para suministrar suspensión de catalizador, desde el recipiente de almacenaje 2, al recipiente de mezclado 3, el cual comprende un conducto 6, 7, conectado al citado recipiente 2, y válvulas de alimentación 9, de una forma preferible, válvulas de alimentación, de bola, o válvulas de alimentación, de disparo, en el citado conducto 6, 7. El flujo de catalizador, desde el recipiente de almacenaje 2, al recipiente de mezclado 3, se regula mediante las válvulas 9 y depende de la cantidad (concentración) dosificada de catalizador y diluyente, en la cámara de mezclado 3. El factor de relación entre el diluyente y el catalizador, se controla de una forma apropiada. Esto se posibilita mediante un control apropiado de suministro de catalizador, desde el recipiente de almacenaje 2, por mediación de un sistema de alimentación de catalizador y válvulas de dosificación 9, y mediante la liberación de una cantidad apropiada de diluyente de isobutano, en el recipiente de mezclado 3, a través de los conductos 24. La cantidad de diluyente de isobutano, puede también controlarse utilizando la concentración de catalizador determinada a partir de la medición de la densidad, mediante medidores del efecto de Coriolis 10.

En otra forma de presentación, tal y como se ilustra en la figura 3, la presente invención, se refiere aun procedimiento para optimizar el suministro de catalizador, a un reactor de polimerización 1, el cual comprende las etapas de a) transferir suspensión de catalizador concentrada, desde el recipiente 2, al recipiente de compensación 3, comprendiendo, la citada suspensión de catalizador concentrada, partículas sólidas de catalizador, suspendidas en un aceite mineral, b) diluir la citada suspensión de catalizador, en el citado recipiente de compensación 3, mediante el suministro de un diluyente apropiado, al citado recipiente de compensación 3, mediante lo cual, se obtiene suspensión de catalizador diluida, que tiene una concentración apropiada para su uso en una reacción de polimerización, y c) transferir la citada suspensión de catalizador diluida, desde el citado recipiente de compensación 3, al citado reactor 1, a un caudal de flujo apropiado. Tal tipo de procedimiento, es particularmente apropiado para optimizar el suministro de un catalizador de Ziegler-Natta, del tipo de TiCl_{4}, a un reactor de polimerización 1, a cuyo efecto, el catalizador de Ziegler-Natta, del tipo de TiCl_{4}, se suministra en un contenedor comercial 2, y se transfiere al recipiente 3, como una suspensión de partículas sólidas, en un aceite mineral. Los procedimientos en concordancia con la presente invención, comprenden la etapa de transferir suspensión de catalizador concentrada, desde el recipiente 2, a un recipiente de compensación 3, a través de los conductos 40 provistos de bombas 50, de una forma preferible, bombas de cavidad progresiva.

En otra forma preferida de presentación, el procedimiento en concordancia con la presente invención, comprende el diluir la suspensión de catalizador, a una concentración apropiada, con diluyente de hidrocarburo, de una forma preferible, isobutano, en el recipiente de mezclado, a una concentración comprendida dentro de unos márgenes situados entre un 0,1 y un 10%, en peso, y que tiene, de una forma más preferible, una concentración comprendida dentro de unos márgenes situados entre un 0,1 y un 5%, en peso, y siendo la concentración, de una forma todavía más preferible, de un porcentaje comprendido entre un 0,5 y 4%, en peso. Así, por ejemplo, la suspensión, se diluye en un diluyente de hidrocarburo, a una concentración comprendida dentro de unos márgenes situados entre un 0,1 y un 4%, en peso, y de una forma más preferible, a una concentración comprendida dentro de unos márgenes situados entre un 0,1 y un 1,0%, en peso, y siendo la concentración, de una forma todavía más preferible, de un porcentaje del 0,5%, en peso. La preparación de suspensión de catalizador diluida, que tiene estas concentraciones, permite, de una forma ventajosa, el uso adicional de bombas de membrana (bombas de diafragma) 5, para la inyección de suspensión de catalizador diluida, en el reactor 1. El uso de tales tipos de bombas, permite el controlar de una forma precisa y apropiada, el flujo de inyección de suspensión de catalizador, en el reactor. La cantidad de diluyente de isobutano, puede controlarse utilizando la concentración de catalizador determinada a partir de las mediciones de densidad, mediante el medidor del efecto de Coriolis 10.

En todavía otra forma de presentación, el procedimiento en concordancia con la presente invención, comprende también el diluir suspensión de catalizador, a una concentración apropiada, con diluyente de hidrocarburo, de una forma preferible, isobutano, mediante la inyección del citado diluyente en los conductos que conectan el recipiente de almacenaje 2, con el recipiente de mezclado 3. En concordancia con esta forma de presentación, la suspensión de catalizador concentrada, se diluye, mientras se transfiere, desde el recipiente de almacenaje, a un recipiente de mezclado, en donde, el catalizador diluido se mantiene y, opcionalmente, se diluye adicionalmente.

En otra forma de presentación, el procedimiento en concordancia con la presente invención, comprende el controlar el caudal de flujo de la suspensión de catalizador, al reactor, procediendo a determinar la concentración de un reactivo, en el citado reactor. De una forma preferible, el citado reactor, es la concentración de monómero, a saber, etileno, en el reactor. No obstante, debe quedar claro el hecho de que, en el ámbito de la presente invención, se encuentra también comprendida la determinación de otros reactivos, tal como, por ejemplo, la concentraciones de co-monómero o de diluyente, en el reactor. Prácticamente, este mecanismo, se obtiene procediendo a equipar cada conducto para transferir el suministro de suspensión de catalizador desde el recipiente de compensación, al reactor, con una bomba de membrana que sea susceptible de poder ajustar y regular el caudal de flujo del catalizador, en función de la concentración del reactivo, en el citado reactor.

En ciertos casos, podría requerirse o ser ventajoso el proceder a poner en contacto el catalizador con un co-catalizador, tal y como se ha indicado anteriormente, arriba. Así, por lo tanto, la presente invención, proporciona adicionalmente procedimientos que comprenden la etapa de poner en contacto un co-catalizador con una suspensión de catalizador, antes de suministrar la citada suspensión de catalizador al citado reactor. La presente invención, proporciona un mejor contacto y formación de una mezcla de co-catalizador-catalizador, que en el caso en donde se suministra co-catalizador directamente a un reactor. El suministro de una mezcla apropiada de co-catalizador-catalizador, al reactor, proporciona un nivel de reactividad de polimerización, más controlado y más uniforme, en el reactor. También, el contacto previo entre catalizador y co-catalizador, influencia, de una forma positiva, la granulometría del producto final de polimerización, y mejora la densidad aparente de la eficacia de sedimentación del producto de polimerización preparado en el reactor de polimerización. Tal tipo de procedimiento, posibilita, también, el controlar de una forma más precisa, el factor de relación de la inyección de catalizador-co-catalizador.

En una forma preferida de presentación, el procedimiento, comprende el poner en contacto un co-catalizador, de una forma preferible, un co-catalizador tal y como se describe anteriormente, arriba, con la citada suspensión de catalizador diluida, presente en los conductos 4. El sistema de distribución de co-catalizador 12, comprende, de una forma preferible, por lo menos un recipiente de almacenaje y un conducto 11, que intersectan el conducto 4, tal y como se ilustra en la figura 1 y la figura 3. En otra forma preferida de presentación, el procedimiento, comprende adicionalmente el mejorar el tiempo de contacto y el tiempo de contacto previo del citado co-catalizador con la citada suspensión de catalizador, en los conductos 4, procediendo a mejorar localmente el volumen de los citados conductos 4. El contacto previo entre el catalizador y el co-catalizador, influencia positivamente la granulometría del producto final de polimerización y mejora la densidad aparente y la eficacia de sedimentación del producto de polimerización preparado en el reactor de polimerización. Durante el proceso de activación, si contacta demasiado co-catalizador, con la partícula de catalizador, la actividad catalítica, no únicamente se reduce, sino que puede resultar efectivamente perjudicada. El presente procedimiento, posibilita también el controlar de una forma más precisa, el factor de relación de catalizador/co-catalizador de la inyección. Procediendo a mejorar localmente el volumen de los conductos, puede obtenerse un mejor contacto previo entre co-catalizador y catalizador. La mejora local del volumen, se obtiene procediendo a proporcionar un recipiente de contacto 13, en cada conducto 4. Los citados recipientes 13, tienen un diámetro que es considerablemente más grande, que el diámetro de los conductos 4.

En otra forma preferida de presentación, la presente invención, proporciona procedimientos para suministrar de una forma continua suspensión de catalizador, desde el recipiente de compensación 3, al reactor 1, a través de conductos 4, a un caudal de flujo apropiado. La presente invención, proporciona procedimientos que capacitan el suministrar catalizador a un reactor, de una forma continua, sin la interrupción del flujo de catalizador. Mediante este mecanismo, se asegura un suministro continuo de suspensión de catalizador, sin fluctuaciones relevantes, a un reactor de polimerización, el cual incrementa la eficacia de la reacción de polimerización, en el reactor.

En todavía otra forma preferida de presentación, la invención, se refiere a procedimientos en donde, el flujo de catalizador, al reactor, se mide de una forma segura, a través de la medición del caudal de flujo de líquido, utilizando medios de medición de flujo, tal como, de una forma preferible, medios de medición de flujo, del tipo Coriolis.

La presente invención, se refiere también al uso de un aparato en concordancia con la presente invención, para preparar y optimizar el suministro de un catalizador de Ziegler-Natta, a un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno y, de una forma preferible, polietileno bimodal.

La presente invención, se refiere también al uso de un aparato en concordancia con la presente invención, para preparar y optimizar el suministro de un catalizador de metaloceno, a un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno y, de una forma preferible, polietileno bimodal.

La presente invención, se refiere también al uso de un aparato en concordancia con la presente invención, para preparar y optimizar el suministro de un catalizador de cromo, a un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno y, de una forma preferible, polietileno bimodal.

Ejemplos

La presente invención, se ilustra mediante el ejemplo que se facilita a continuación, de una producción, en un reactor doble bucle, de escala comercial. Para el ejemplo comparativos, se utilizó un sistema convencional de alimentación de catalizador y de control. El uso de la presente invención, permite el que, el reactor de polimerización, se haga funcionar a mayores densidades de suspensión, con menor variación que en el control convencional de alimentación de catalizador. Las menores desviaciones standard, indican el hecho de que, la presente invención, permite un control mejorado del proceso de polimerización y, así, de este modo, una mayor consistencia del producto.

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TABLA 1

1

Claims

1. Aparato para preparar y suministrar suspensión de catalizador a un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno, el cual comprende

- uno o más recipientes de almacenaje (2) para contener suspensión concentrada de catalizador, que consiste en partículas sólidas de catalizador, suspendidas en un diluyente de hidrocarburo o en un aceite mineral,

- un recipiente de mezclado (3), para contener suspensión de catalizador diluida, de una concentración apropiada, para su uso en una reacción de polimerización, que se encuentra conectado con los citados recipientes de almacenaje (2), mediante uno o más conductos, para transferir la citada suspensión de catalizador desde los citados recipientes de almacenaje (2) al citado recipiente de mezclado (3), y que se encuentra provisto de uno o de varios conductos para transferir la suspensión de catalizador diluida, desde el citado recipiente de mezclado al citado reactor, y

- uno o más conductos (4) que conectan el citado recipiente de mezclado (3) a un reactor de polimerización, para transferir la citada suspensión de catalizador diluida, desde el citado recipiente de mezclado (3) al citado reactor (1), en donde, cada conducto, se encuentra provisto con una bomba de membrana (5), para bombear la citada suspensión al citado reactor (1), la cual es controlable en función de la concentración de un reactivo en el citado reactor (1).

2. Aparato, según la reivindicación 1, en donde, uno o más conductos para transferir suspensión de catalizador, desde los citados recipientes de almacenaje (2), al citado recipiente de mezclado (3), comprenden medios de inyección de diluyente.

3. Aparato, según la reivindicación 1 ó 2, en donde, uno o más conductos para transferir suspensión de catalizador desde el citado recipiente de almacenaje (2) al citado recipiente de mezcla (3), comprenden un primer conducto (6) para transferir la citada solución de catalizador, desde un primer recipiente de almacenaje (2), a un recipiente de mezcla (3), el cual es intercambiable con un segundo conducto (7), para transferir la citada suspensión de catalizador, desde un segundo recipiente de almacenaje (2) a un recipiente de mezclado (3), a través de las líneas (8), que conectan el citado primer miembro (6) con el citado segundo miembro (7).

4. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, los citados conductos (6, 7), para transferir la citada suspensión de catalizador, desde un recipiente de almacenaje (2) a un recipiente de mezclado (3), se encuentran provistos, cada uno de ellos, de una válvula de dosificación (9), provista corriente abajo de las líneas de conexión (8).

5. Aparato, según la reivindicación 1 ó 2, en donde, cada uno o más conductos para transferir suspensión de catalizador, desde los citados recipientes de almacenaje (2), al citado recipiente de mezclado (3), comprende una bomba (50).

6. Aparato, según la reivindicación 5, en donde, la citada bomba (50), provista en cada uno de los conductos, para transferir la suspensión de catalizador concentrada, desde el citado recipiente (2) al citado recipiente de compensación (3), comprende una bomba de cavidad progresiva.

7. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, el cual comprende adicionalmente medios de medición de caudal (10), para medir el caudal de flujo de catalizador suministrado en el citado conducto (4), para transferir la suspensión de catalizador diluida, desde el citado recipiente de mezclado (3), al citado reactor (1).

8. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2 y 5-7, el cual comprende adicionalmente medios de medición de caudal (10), para medir el caudal de flujo de catalizador suministrado en el citado conducto para transferir suspensión de catalizador, desde los citados recipientes de almacenaje (2), al citado recipiente de mezclado (3).

9. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, el cual comprende adicionalmente un sistema de alimentación de catalizador, para poner en contacto, una cantidad apropiada de co-catalizador, con la suspensión de catalizador, antes de inyectar la citada suspensión de catalizador, al citado reactor, comprendiendo, el citado sistema, un recipiente de almacenaje de co-catalizador (11), y un conducto (12), conectado a éste, para transferir el citado co-catalizador.

10. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el citado conducto (4), se encuentra provisto con un recipiente de contacto (13), para mejorar el tiempo de contacto del citado co-catalizador con la citada suspensión de catalizador, en el citado conducto (4).

11. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde, el citado reactor de polimerización (1), es apropiado para preparar polietileno y, de una forma preferible, para preparar polietileno bimodal.

12. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, 7 y 9-11, en donde, el citado catalizador, es un catalizador de metaloceno, de una forma preferible, soportado.

13. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2 y 5-11, en donde, el citado catalizador, es un catalizador de Ziegler-Natta, que tiene la fórmula MX_{n}, en donde, M, es un compuesto de metal de transición, seleccionado de entre el grupo IV a VII, en donde, X, es un halógeno, y en donde, n, es la valencia de un metal.

14. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en donde, el citado co-catalizador, es un compuesto de órgano-aluminio, el cual se encuentra opcionalmente halogenado, que tiene la fórmula general AIR_{3} ó AIR_{2}Y, en donde, R, es un alquilo que tiene 1-16 átomos de carbono y R, puede se la misma o diferente, y en donde, Y, es hidrógeno o un halógeno.

15. Procedimiento para optimizar el suministro de una suspensión de catalizador a un reactor de polimerización (1), en donde, se prepara polietileno, y que comprende las etapas de:

- bombear la citada suspensión de catalizador diluida, a un caudal de flujo controlado, desde el citado recipiente de mezcla (3), al citado reactor de polimerización (1), a través de uno o de más conductos (4), por mediación de una bomba de membrana (5), aportada en cada uno de los citados conductos.

16. Procedimiento, según la reivindicación 15, para optimizar el suministro de una suspensión de catalizador a un reactor de polimerización (1), en donde se prepara polietileno bimodal.

17. Procedimiento, según las reivindicaciones 15 ó 16, en donde, la citada suspensión de catalizador, se diluye con un disolvente de hidrocarburo.

18. Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, el cual comprende la transferencia de la citada suspensión de catalizador, desde el citado recipiente de almacenaje (2), al citado recipiente de mezclado (3), a un control de flujo controlado, procediendo a controlar el factor de relación entre diluyente y catalizador, en el recipiente de mezclado (3).

19. Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 18, el cual comprende adicionalmente el poner en contacto una cantidad apropiada de co-catalizador, con la suspensión de catalizador, antes de inyectar la citada suspensión de catalizador al citado reactor.

20. Procedimiento, según la reivindicación 19, el cual comprende el poner en contacto una cantidad apropiada de co-catalizador, con la citada suspensión de catalizador presente en el conducto (4).

21. Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 19 ó 20, el cual mejorar el tiempo de contacto del citado co-catalizador, con la citada suspensión de catalizador, en el conducto (4), procediendo a mejorar localmente el volumen del citado conducto (4).

22. Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 21, el cual comprende el controlar el caudal de flujo de la citada suspensión de catalizador, desde el citado recipiente (3), al reactor de polimerización (1), procediendo a determinar la concentración de reactivo, de una forma preferible, etileno, en el citado reactor (1).

23. Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 22, el cual comprende el suministrar de una forma continua, la citada suspensión de catalizador, desde el citado recipiente de mezcla (3) al citado reactor (1), a través de conductos, a un caudal de flujo apropiado.

24. Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 23, en donde, el citado catalizador, es un catalizador de metaloceno, de una forma preferible, soportado.

25. Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 23, en donde, el citado catalizador, es un catalizador de Ziegler-Natta, que tiene la fórmula MX_{n}, en donde, M, es un compuesto de metal de transición, seleccionado de entre el grupo IV a VII, en donde, X, es un halógeno, y en donde, n, es la valencia de un metal.

26. Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 25, en donde, el citado co-catalizador, es un compuesto de órgano-aluminio, el cual se encuentra opcionalmente halogenado, que tiene la fórmula general AIR_{3} ó AIR_{2}Y, en donde, R, es un alquilo que tiene 1-16 átomos de carbono y R, puede se la misma o diferente, y en donde, Y, es hidrógeno o un halógeno.

27. Uso de un aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, 7, 9-12 y 14, para preparar y optimizar el suministro de suspensión de catalizador de metaloceno, en un reactor de polimerización, en donde se prepara polietileno.

28. Uso de un aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, 5-11 y 13-14, para preparar y optimizar el suministro de suspensión de catalizador de Ziegler-Natta, a un reactor de polimerización (1), en donde se prepara polietileno y, de una forma preferible, polietileno bimodal.