BRPI0314322B1 - Processo de polimerização em suspensão contínuo em um reator de ciclo tubular - Google Patents

Description

PROCESSO DE POLIMERIZAÇÃO EM SUSPENSÃO CONTÍNUO EM UM

REATOR DE CICLO TUBULAR

PEDIDOS RELACIONADOS:

Este pedido reivindica o benefício sob 35 U. S. C. § 119(e) do Pedido de Patente Provisória U.S. de número 60/411.612 (o pedido 612”) depositado em 17 de setembro de 2002. O pedido 612 está aqui incorporado por referência.

CAMPO DA INVENÇÃO:

Esta invenção relaciona-se à polimerização de suspensão em um meio líquido. Mais particularmente, a invenção está relacionada a um aparelho de bombeamento melhorado e processos para um reator de ciclo de grande volume utilizado para polimerização por suspensão.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO:

As poliolefinas como polietileno e polipropileno podem ser preparadas por polimerização de formação de partículas também conhecida como polimerização por suspensão. Nesta técnica, os materiais de alimentação como monômero e catalisador são alimentados em um reator de ciclo e uma suspensão de produto contendo partículas de poliolefina sólidas em um meio líquido é retirada do reator.

Em uma operação de polimerização por ciclo, uma suspensão fluida circula pelo reator de ciclo utilizando uma ou mais bombas, tipicamente bombas de fluxo axial possuindo propulsores dispostos no interior do reator. As bombas fornecem a força motora para a circulação da suspensão fluida. À medida que o volume do reator e a concentração de sólidos da suspensão fluida aumentam, a demanda para as bombas também aumenta. De forma geral, a taxa de fluxo, pressão, densidade e viscosidade da

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 9/45

2/34 suspensão fluida deve ser considerada ao se selecionar e operar as bombas do reator de ciclo.

A polimerização por suspensão em uma zona de reator de ciclo provou-se bem sucedida comercialmente. A técnica de polimerização da suspensão atingiu sucesso internacional com bilhões de quilos de polímeros de olefina sendo produzidos desta forma anualmente. Entretanto, é ainda desejável projetar e construir reatores maiores. O tamanho de um reator possui um impacto significativo sobre os requisitos da bomba, particularmente do que diz respeito à altura (pressão diferencial através do propulsor da bomba, expressa em metros de líquido) e ao fluxo (velocidade multiplicada pela área de seção transversal da tubulação, expressa em litros por minuto) desenvolvidos pela bomba.

Até bem recentemente, as suspensões fluidas de polímeros de olefina em um diluente eram limitadas a concentrações de sólidos de reator relativamente baixas. Tubos de sedimentação eram utilizados para concentrar a suspensão a ser retirada, de forma que na saída dos tubos de sedimentação a suspensão possuiria uma concentração de sólidos maior. Conforme o nome sugere, a sedimentação ocorre nos tubos de sedimentação para aumentar a concentração de sólidos da suspensão a ser retirada.

Adicionalmente à concentração da suspensão, outro fator que afeta a concentração de sólidos no reator é a velocidade de circulação da suspensão fluida. Uma velocidade de suspensão maior para um dado diâmetro de reator leva a mais sólidos, uma vez que a velocidade da suspensão afeta fatores de limitação como transferência térmica e obstrução de reator devido ao acúmulo de polímero

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 10/45

3/34 no reator.

Aumentando-se a altura e a capacidade de fluxo da(s) bomba(s) de circulação de reator de ciclo, pode-se circular um percentual em peso de sólidos maior no reator. A utilização duas bombas em série pode permitir que a capacidade de altura de bombeamento seja dobrada e um aumento de sólidos resultante. As duas bombas podem estar localizadas em diferentes segmentos do reator e pode ser desejável que cada bomba seja dedicada a um número equivalente de tubos.

BREVE RESUMO DA INVENÇÃO:

Um aparelho reator de ciclo pode compreender uma pluralidade de segmentos verticais, uma pluralidade de segmentos horizontais superiores e uma pluralidade de segmentos horizontais inferiores. Cada um dos segmentos verticais está conectado, em uma extremidade superior, a um dos segmentos horizontais superiores e está conectado, em uma extremidade inferior, a um dos segmentos horizontais inferiores. Os segmentos verticais e horizontais formam uma rota de fluxo contínuo adaptada para transportar uma suspensão fluida. O aparelho de reator de ciclo pode também incluir pelo menos duas bombas para transmitir força motora à suspensão fluida no interior do reator. Cada bomba está conectada de forma operacional a um propulsor disposto na rota de fluxo contínuo. Dois propulsores estão voltados um para o outro e firam em direções opostas e os dois propulsores estão espaçados suficientemente de forma que um dos propulsores se beneficie da energia rotacional do outro propulsor. O aparelho de reator de ciclo também inclui meios para introduzir um monômero de olefina na rota de

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 11/45

4/34 fluxo contínuo; meios para introduzir um diluente na rota de fluxo contínuo; meios para introduzir um catalisador de polimerização na rota de fluxo contínuo e meios para remover uma porção de uma suspensão fluida da rota de fluxo 5 contínuo.

Um aparelho de reator de ciclo pode compreender uma pluralidade de segmentos maiores e uma pluralidade de segmentos menores. Cada segmento menor conecta dois dos segmentos maiores entre si, onde os segmentos maiores e 10 menores formam uma rota de fluxo contínuo. O aparelho reator de ciclo também inclui uma alimentação de monômero fixada a um dos segmentos, uma alimentação de catalisador fixada a um dos segmentos e uma saída de produto fixada a um dos segmentos. O aparelho reator de ciclo também inclui 15 uma bomba contra a corrente e uma bomba no sentido da corrente, onde as bombas são, cada uma, fixadas a um propulsor disposto no interior da rota de fluxo contínuo. As bombas estão dispostas de forma que os propulsores girem em direções opostas e estejam suficientemente próximos de 20 forma que a energia rotacional transmitida pela bomba contra a corrente é pelo menos parcialmente recuperada pela bomba no sentido da corrente. Os propulsores estão situados em pelo menos uma seção ampliada de um dos segmentos. A seção ampliada e os propulsores possuindo diâmetros maiores 25 que o diâmetro dos segmentos.

Ambos os aparelhos de reator de ciclo podem igualmente incluir dois propulsores e estão dispostos no mesmo segmento horizontal. Além disso, uma porção da rota de fluxo contínuo contra a corrente de pelo menos um dos 30 propulsores pode alojar pelo menos uma aleta-guia disposta

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 12/45

5/34 para transmitir movimento rotativo em uma direção oposta ao movimento rotativo do propulsor.

Um aparelho de reator de ciclo pode compreender uma pluralidade de segmentos maiores e uma pluralidade de 5 segmentos menores. Cada segmento menor conecta dois dos segmentos maiores entre si, onde os segmentos maiores e menores formam uma rota de fluxo contínuo. O aparelho de reator de ciclo também inclui uma alimentação de monômero fixada a um dos segmentos, uma alimentação de catalisador 10 fixada a um dos segmentos e uma saída de produto fixada a um dos segmentos. O aparelho de reator de ciclo também inclui pelo menos uma aleta-guia disposta no interior da rota de fluxo contínuo e uma bomba no sentido do da corrente da aleta-guia. A bomba está fixada a um propulsor 15 disposto no interior da rota de fluxo e o propulsor está também na direção da corrente da aleta-guia. A aleta-guia e o propulsor transmitem movimento rotacional à rota de fluxo em direções opostas e estão suficientemente próximas de forma que a suspensão seja absorvida no movimento 20 rotacional ao se empregar a bomba do sentido da corrente.

Um aparelho de reator de ciclo pode compreender um reator de ciclo tubular adaptado para conduzir um processo de polimerização de olefina compreendendo polimerizar pelo menos um monômero de olefina em um diluente líquido para 25 produzir uma suspensão fluida compreendendo diluente líquido e partículas de polímero de olefina sólidas. O aparelho de reator de ciclo pode também compreender uma alimentação de monômero fixada ao reator de ciclo tubular, uma alimentação de catalisador fixada ao reator de ciclo 30 tubular, uma saída de produto fixada ao reator de ciclo

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 13/45

6/34 tubular e pelo menos uma bomba de fluxo mista disposta no interior do reator de ciclo tubular.

Qualquer um destes aparelhos de reator de ciclo pode possuir um propulsor situado em uma seção ampliada de um 5 dos segmentos horizontais inferiores ou menores. A seção ampliada e os propulsores possuem diâmetros maiores que o diâmetro dos segmentos horizontais inferiores. Geralmente, cada propulsor possuirá um diâmetro maior que o diâmetro médio dos segmentos.

Um processo de polimerização de suspensão pode incluir introduzir um monômero, diluente e catalisador em um reator de ciclo, polimerizar o monômero para formar uma suspensão compreendendo o diluente e partículas sólidas de poliolefinas, circular a suspensão utilizando dois propulsores, transmitir um primeiro movimento rotacional à suspensão com um primeiro dos propulsores e transmitir um segundo movimento rotacional à suspensão com um segundo dos propulsores. No processo melhorado, o segundo movimento rotacional é oposto ao primeiro movimento rotacional. O 20 processo pode ainda incluir pré-centrifugar a suspensão contra a corrente do primeiro propulsor, em uma direção oposta ao primeiro movimento rotacional do propulsor do primeiro propulsor. O processo pode também incluir póscentrifugar a suspensão no sentido da corrente da segunda bomba para recuperar o movimento de centrifugação do propulsor da segunda bomba e convertê-lo em fluxo e altura na direção axial da bomba.

Um processo de polimerização de suspensão de ciclo pode compreender introduzir monômero, diluente e 30 catalisador em um reator de ciclo, polimerizar o monômero

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 14/45

7/34 para formar uma suspensão compreendendo o diluente e partículas de poliolefina sólidas, circular a suspensão utilizando-se pelo menos um propulsor, transmitindo um primeiro movimento rotacional à suspensão antes que a 5 suspensão chegue ao(s) propulsor(es) e transmitir um segundo movimento rotacional à suspensão com o(s) propulsor(es). No processo melhorado, o segundo movimento rotacional está em uma direção oposta ao primeiro movimento rotacional. O primeiro movimento rotacional é 10 desejavelmente transmitido pelas aletas de précentrifugação.

Em qualquer um destes processos de polimerização de suspensão em ciclo, pode-se minimizar o espaço entre pelo menos um propulsor e uma porção do reator de ciclo alojando 15 o propulsor. No processo melhorado, a suspensão pode possuir uma concentração mínima desejada das partículas de poliolefina sólidas, por exemplo, pelo menos cerca de 45% em peso. A suspensão pode ser circulada a um fluxo de cerca de 75.708,24 litros por minuto a cerca de 378.541,18 litros 20 por minuto. Os propulsores sozinhos ou em conjunto podem atingir uma altura de cerca de 36,58 metros a cerca de 182,88 metros.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS:

A Figura 1 mostra um reator de ciclo do estado da 25 técnica e um sistema de recuperação de polímero.

A Figura 2 é uma vista em seção transversal do mecanismo propulsor.

A Figura 3 mostra um reator de ciclo possuindo duas bombas dispostas para fazer uso melhorado da energia 30 rotacional.

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 15/45

8/34

A Figura 4 é uma vista aproximada da disposição de duas bombas da Figura 3.

A Figura 5 mostra o reator de ciclo com aletas-guia.

A Figura 6 é uma vista diferente das aletas-guia.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO:

O presente processo e aparelho são aplicáveis a qualquer zona de reação de ciclo que compreenda uma suspensão de sólidos de polímero em um meio líquido, incluindo suspensões empregadas em processos de polimerização de olefina. Em particular, o presente processo e aparelho são aplicados a reatores de ciclo de grande volume nos quais uma suspensão fluida possuindo uma alta concentração de sólidos é circulada.

Conforme aqui utilizado, o termo suspensão” refere-se a uma composição na qual sólidos e líquido estão presentes em fases separadas. O termo suspensão fluida” refere-se à suspensão compreendendo sólidos poliméricos e meio líquido circulando em uma zona de reação de ciclo. Os sólidos podem incluir catalisador e uma olefina polimerizada, como polietileno.

O meio líquido pode incluir um diluente inerte, como isobutano, com monômero, comonômero, agentes de controle de peso molecular, como hidrogênio, agentes antiestáticos, agentes anti-encrustração, expurgadores dissolvidos outros aditivos de processo.

Alternativamente, o meio líquido pode ser formado, principalmente, de monômero não reagido, como em alguns processos de polimerização de propileno. O termo suspensão de produto” refere-se á porção da suspensão retirada da zona de reação de ciclo para recuperação do produto de poliolefina.

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 16/45

9/34

Não é fácil projetar e construir uma única bomba que seja capaz de fornecer as capacidades de altura e fluxo necessárias para um reator de ciclo de grande volume para polimerização de suspensão, particularmente se a suspensão 5 possuirá uma alta concentração de sólidos. Capacidades de altura e fluxo mais elevadas são desejáveis por permitirem a operação do reator a concentrações de sólidos mais altas. Uma concentração de sólidos mais alta possui diversas vantagens. Por exemplo, uma concentração de sólidos mais 10 alta no reator geralmente significa que menos diluente será removido como parte da suspensão de produto. Também, uma concentração de sólidos mais alta pode aumentar o rendimento do polímero através de um período de tempo (ou aumentar o tempo de permanência do polímero na mesma faixa 15 de produção, desta forma aumentando a eficiência do catalisador).

Na Patente U. S. de número 6.23 9.235, que está aqui incorporada por referência, alguns dos presentes inventores divulgam um processo e um aparelho no qual uma bomba de 20 sólidos elevados e um anexo de saída contínuo possibilitaram aumentos significativos nas concentrações de sólidos no interior do reator. Concentrações de mais que 40% em peso são possíveis de acordo com este processo e aparelho. (Por todo este Pedido, o peso de catalisador é 25 ignorado uma vez que a produtividade, particularmente com óxido de crômio em sílica, é extremamente alta).

O presente processo e aparelho são adequados para circular uma suspensão fluida possuindo uma concentração de sólidos mínima de pelo menos 45% em peso, alternativamente 30 pelo menos 46% em peso, alternativamente pelo menos 47% em

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 17/45

10/34 peso, alternativamente pelo menos 48% em peso, alternativamente pelo menos 49% em peso, alternativamente pelo menos 50% em peso, alternativamente pelo menos 51% em peso, alternativamente pelo menos 52% em peso, alternativamente pelo menos 53% em peso, alternativamente pelo menos 54% em peso, alternativamente pelo menos 55% em peso, alternativamente pelo menos 56% em peso, alternativamente pelo menos 57% em peso, alternativamente pelo menos 58% em peso, alternativamente pelo menos 59% em 10 peso, alternativamente pelo menos 60% em peso. O processo e aparelho são igualmente adequados para circular uma suspensão fluida possuindo uma concentração de sólidos máxima de no máximo 75% em peso, alternativamente no máximo 74% em peso, no máximo 73% em peso, no máximo 72% em peso, 15 no máximo 71% em peso, no máximo 70% em peso, no máximo 69% em peso, no máximo 68% em peso, no máximo 67% em peso, no máximo 66% em peso, no máximo 65% em peso, no máximo 64% em peso, no máximo 63% em peso, no máximo 62% em peso, no máximo 61% em peso. Os mínimos e máximos supracitados podem 20 ser mínimos e máximos absolutos ou podem ser mínimos e máximos da concentração de sólidos média. Qualquer quantidade mínima e qualquer quantidade máxima de concentração de sólidos, conforme especificado acima, pode ser combinada para definir uma faixa de concentração de 25 sólidos, a saber que o mínimo selecionado é menor que o máximo selecionado. Em algumas situações, os percentuais em peso supracitados podem ser aproximados.

Os presentes processos e aparelhos são adequados para a homopolimerização de etileno e a copolimerização de 30 etileno e uma 1-olefina superior como buteno, 1-penteno, 1

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 18/45

11/34 hexeno, 1-octeno ou 1-deceno. Um processo preferido é a copolimerização de etileno e, como um material inicial, uma quantidade de comonômero na faixa de 0,01% a 10% em peso, preferivelmente de 0,01% a 5% em peso, mais preferivelmente de 0,1% a 4% em peso, onde o comonômero é selecionado entre as 1-olefinas superiores supracitadas e o percentual em peso é baseado no peso total de etileno e comonômero. Alternativamente, pode-se utilizar comonômero suficiente como um material inicial para fornecer uma poliolefina de produto resultante possuindo uma quantidade incorporada de comonômero na faixa de 0,01% a 10%, preferivelmente de 0,01% a 5%, mais preferivelmente de 0,1% a 4% em peso. Tais copolímeros são ainda considerados polietileno.

Diluentes adequados para utilização como o meio líquido na presente invenção são bem conhecidos na técnica e incluem hidrocarbonetos que são inertes e líquidos sob condições de polimerização de suspensão. Hidrocarbonetos adequados incluem isobutano, propano, n-pentano, i-pentano, neopentano e n-hexano, com isobutano sendo especialmente preferido.

Adicionalmente, a presente invenção pode ser empregada onde o monômero não reagido é o meio líquido para a polimerização. Por exemplo, as presentes técnicas podem ser utilizadas para a polimerização de propileno, onde o propileno é o meio líquido e um diluente inerte não está presente em qualquer quantidade substancial. Um diluente pode ainda ser utilizado para o catalisador. Para ilustração, mas não como uma limitação, a presente invenção será descrita em conexão a um processo de polietileno utilizando um diluente inerte como o meio líquido, mas deve

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 19/45

12/34 ser compreendido que a presente invenção pode ser também empregada onde o monômero é utilizado como o meio líquido e substituiría o diluente nas seguintes descrições.

Catalisadores adequados são igualmente bem conhecidos na técnica. O óxido de crômio em um suporte como sílica é particularmente adequado, conforme amplamente divulgado, por exemplo, na Patente U.S. de número 2.825.721, a qual está aqui incorporada por referência. A referência aqui a suportes de sílica deve igualmente englobar qualquer suporte conhecido contendo sílica como, por exemplo, sílica-alumina, sílica-titânia e sílica-alumina-titânia. Qualquer outro suporte conhecido, como fosfato de alumínio, pode ser também utilizado. A invenção é também aplicável a polimerizações utilizando catalisadores organometálicos, incluindo aqueles freqüentemente chamados na técnica de catalisadores Ziegler e catalisadores de metaloceno.

Detalhes adicionais em relação a aparelhos de reator de ciclo e processos de polimerização podem ser encontrados, por exemplo, nas Patentes U.S. de número 4.674.290; 5.183.866; 5.455.314; 5.565.174; 6.045.661;

6.051.631; 6.114.501; e 6.262.191, as quais estão aqui incorporadas pode referência.

As bombas são utilizadas para polimerização de suspensão em um reator de ciclo para fornecer a força motora para circulação da suspensão fluida contendo partículas de polímero sólido em um diluente. As bombas possuindo propulsores dispostos no reator ou na zona de reação podem ser empregadas. Tais bombas de fluxo axial podem circular a suspensão fluida a uma velocidade. À medida que a velocidade da suspensão aumenta, a

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 20/45

13/34 transferência de calor do reator para os revestimentos de arrefecimento (ou outro sistema de resfriamento) melhora e um nível de sólidos mais alto pode ser circulado. A velocidade aumentada da suspensão, entretanto, requer mais força fornecida pelo motor da bomba, maior altura, e mais força de eixo, de mancal, de vedação e de propulsor. É, desta forma, desejável enfatizar a eficiência da bomba, detalhes de construção e detalhes de especificação da bomba. Diversas técnicas disponíveis enfatizam estes pontos e facilitam o bombeamento de um grande volume de suspensão de polimerização possuindo uma concentração de sólidos elevada a uma alta velocidade.

Primeiramente, pode-se empregar uma disposição de bomba dupla, na qual as bombas estão dispostas de forma que a energia rotacional transmitida pela bomba contra a corrente seja pelo menos parcialmente recuperada pela bomba no sentido da corrente. Por exemplo, duas bombas podem estar dispostas em um único segmento horizontal ou um único segmento menor. Duas bombas podem ser colocadas em joelhos de reator de ciclo adjacentes de forma que a energia rotacional transmitida à suspensão pela primeira bomba (a bomba contra a corrente) é parcialmente recuperada na segunda bomba (a bomba no sentido da corrente) que está girando seu propulsor em uma direção oposta. Esta disposição melhora a altura e o fluxo da suspensão e, conseqüentemente, a eficiência do bombeamento para duas bombas em série. As Figuras 3 e 4 demonstram esta técnica. Em outras situações, os propulsores não precisam estar dispostos no mesmo segmento, desde que eles estejam suficientemente próximos de forma que o propulsor no

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 21/45

14/34 sentido da corrente se beneficie da energia rotacional do propulsor contra a corrente. Ainda em outras situações, benefícios substanciais podem ser encontrados posicionandose as bombas e/ou propulsores em uma disposição assimétrica.

Em segundo lugar, pode-se empregar aletas-guia (também chamadas aqui de aletas de pré-centrigugação ou aletas de pós-centrifugação) ou outros meios para rotacionar de forma passiva a suspensão, para transmitir rotação à suspensão. As aletas de pré-centrifugação podem transmitir uma rotação à suspensão antes que a mesma chegue ao propulsor. As aletas-guia podem atribuir uma rotação na direção oposta da rotação transmitida pelo propulsor, de forma que a bomba possua uma velocidade rotacional relativa aumentada e a suspensão possua uma velocidade de descarga e fluxo maiores. Isto produz eficiência de bomba melhorada. As aletas de pós-centrifugação podem transmitir uma rotação à suspensão após a mesma ter passado pelo propulsor. A rotação transmitida das aletas de pós-centrifugação pode ser a mesma ou o oposto da rotação transmitida pelo propulsor, dependendo do efeito desejado. As aletas de póscentrifugação incorporadas no projeto das colunas que suportam um alojamento de mancal ou vedação para o eixo da bomba. Também, se há dois ou mais propulsores em um eixo girando na mesma direção, uma aleta-guia pode ser colocada entre os propulsores para redirecionar o movimento rotacional no movimento axial ou contra-rotação para melhorar a eficiência, capacidade da bomba e altura diferencial da bomba. A Figura 5 ilustra o posicionamento de aletas de pré-centrifugação ou aletas-guia em relação ao

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 22/45

15/34 propulsor da bomba para a prática desta técnica. Tais aletas de pré-centrifugação podem aumentar a eficiência da bomba em pelo menos 2%, alternativamente em pelo menos 3%, alternativamente em pelo menos 4%, alternativamente em pelo 5 menos 5%, alternativamente em pelo menos 6%, alternativamente em pelo menos 7%, alternativamente em pelo menos 8%, alternativamente em pelo menos 9%, alternativamente em pelo menos 10%. Em algumas situações, os valores supracitados são aproximados.

Em terceiro lugar, pode-se minimizar o espaço entre um propulsor de bomba e um tubo de reator alojando o propulsor. O propulsor e a parede do reator na qual o propulsor está disposto (localizado) define um espaço. Minimizar este espaço reduz retrocirculação da descarga da 15 bomba (alta pressão) para a sucção da bomba (baixa pressão). Isto melhora o fluxo e a altura da bomba. Entretanto, deve-se atingir um equilíbrio com uma tendência aumentada a quebrar os sólidos em partículas ou finos menores. O espaço pode ser de 0,35 milímetro ou inferior, de 0,41 milímetro ou inferior, de 0,53 milímetro ou inferior, de 0,79 milímetro ou inferior, de 1,06 milímetro ou inferior, de 1,59 milímetro ou inferior ou de 3,17 milímetros ou inferior. Os valores de espaço supracitados podem ser aproximados em algumas situações.

Em quarto lugar, pode-se produzir o propulsor de bomba de reator a partir de alumínio, titânio ou aço utilizandose a técnica de fabricação de usinagem em uma fresa de mergulho controlada por computador de 6 eixos. Isto permite e fabricação a partir de massas sólidas de metal que podem 30 ser selecionadas quanto a falhas antecipadamente. Isto

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 23/45

16/34 evita segmentos de propulsor fracos devido a falhas e a espessura de uma seção de propulsor pode ser controlada de perto para transmitir a força necessária para resistir a exigências de altura e fluxo elevadas para operar um reator de ciclo a uma alta concentração de sólidos.

Em quinto lugar, pode-se empregar um propulsor de bomba possuindo um diâmetro maior que o diâmetro do reator de ciclo (conforme mostrado na Figura 2 aqui e na Figura 8 da Patente U.S. de número 6.239.235). Por exemplo, para um reator de ciclo de polietileno de 60,96 centímetros de diâmetro, pode-se utilizar um propulsor possuindo um diâmetro de 66,04 centímetros ou mais. Alternativamente, pode-se utilizar um propulsor possuindo um diâmetro de

71,12 centímetros ou mais.

Alternativamente, pode-se utilizar um propulsor possuindo um diâmetro de 76,2 centímetros ou mais. Pode-se ainda utilizar uma bomba de circulação de reator de ciclo de polietileno com uma velocidade (RPM) de 180 a

18.000 para atingir uma bomba de circulação de reator com uma altura de bomba de 36,58 metros a

182,89 metros de altura e 75.708,23 a 378.541,18

LPM com um reator de ciclo de polietileno de diâmetro (nominal) de 60,96 centímetros. Outras faixas são apropriadas para reatores de ciclo de outros tamanhos.

Em sexto lugar, pode-se empregar uma bomba de fluxo radial ou de fluxo misto. Em uma bomba de fluxo radial ou misto, as lâminas do propulsor transmitem uma quantidade maior de velocidade e energia ao fluxo de suspensão ao entrar em contato com a suspensão que bombas axiais convencionais. Desta forma, as bombas radiais ou mistas geram uma maior altura de fluxo e velocidade para melhor

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 24/45

17/34 atender às necessidades de pressão de reatores grandes.

Isto muda a característica da bomba de fluxo axial para uma mais semelhante a uma radial ou bomba centrífuga típica, onde o fluxo de fluido deixa o propulsor em direção radial após adentrar a bomba em uma direção axial. Em uma bomba de fluxo misto, o fluxo de fluido deixa o propulsor com um vetor que possui tanto componentes axiais quanto radiais.

este vetor pode possuir um ângulo de 0 grau a 90 graus, onde grau indica um vetor que deixa a bomba na direção axial e 90 graus indicam um vetor que deixa a bomba na direção radial.

Qualquer ou todas as técnicas supracitadas podem ser utilizadas em conjunção a um processo de polimerização que emprega saída contínua, tubos de sedimentação, aquecedor(es) de tubulação de vaporização, um sistema vaporizador para separar o diluente do polímero por vaporização e reciclagem direta de diluente para o reator em um processo de ciclo novo ou retromodificado para produzir poliolefina. O presente aparelho e processo podem empregar saída contínua para obter um aumento adicional na concentração de sólidos no reator, conforme descrito na

Patente U.

S. de número 6.239.235, a qual está aqui incorporada por referência.

Alternativamente ou adicionalmente, o presente aparelho e processo podem empregar tubos de sedimentação para aumentar a eficiência da sedimentação. O termo eficiência de sedimentação” é definido como a relação quilo/hora de polímero retirado de um tubo de sedimentação (ou saída contínua) dividida pelo total de quilos/hora de polímero mais os quilos/hora de diluente isobutano retirado durante o mesmo tempo que o do

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 25/45

18/34 tubo de sedimentação (ou saída contínua).

Com referência agora às figuras, a Figura 1 mostra um reator de ciclo típico (10) possuindo segmentos verticais (12), segmentos horizontais superiores (14) e segmentos horizontais inferiores (16) . Estes segmentos superiores e inferiores (14) e (16) definem as zonas superior e inferior de fluxo horizontal. Um propulsor está localizado no reator de ciclo (14) para circular a suspensão. Cada segmento vertical (12) está conectado a outro segmento vertical através de um segmento horizontal correspondente (14). O segmento vertical (12) pode incluir revestimentos de troca de calor (ou revestimentos de arrefecimento) (18). Os segmentos verticais (12) e os segmentos horizontais (14) definem uma zona de reação de ciclo. A zona de reação de ciclo pode incluir mais ou menos segmentos verticais (12) e segmentos horizontais correspondentes (14) como aqueles mostrados na Figura 1. Ainda, a zona de reação de ciclo pode estar orientada verticalmente ou horizontalmente. Adicionalmente, alguns ou todos os segmentos horizontais (14) podem ser membros curvados que conectam os segmentos verticais. De fato, os segmentos de conexão (14) podem possuir qualquer forma que conecte os segmentos verticais (12) e permita que o fluido flua entre os mesmos.

O reator é resfriado por meio de trocadores de calor formados por segmentos verticais (12) e revestimentos de arrefecimento (18). Conforme mencionado acima, quanto maior a velocidade da suspensão através das tubulações (12), melhor a transferência de calor do reator de ciclo para os revestimentos de arrefecimento (18) e conseqüentemente uma maior concentração de sólidos na suspensão fluida. Cada

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 26/45

19/34 segmento está conectado ao segmento seguinte por uma curvatura suave ou joelho (20), assim fornecendo uma rota de fluxo contínuo substancialmente livre de obstruções internas. A suspensão é circulada por meio de um propulsor (22) (mostrado na Figura 2) movido por um motor (24). O monômero e o diluente de formação são introduzidos através das tubulações (26) e (28), respectivamente, que podem adentrar o reator de ciclo (10) diretamente em um ou em uma pluralidade de locais pode podem se combinar com a tubulação de reciclagem de diluente condensado (30), conforme mostrado. O comonômero pode também ser introduzido no reator por estas tubulações. O monômero e o comonômero podem ser alimentados no reator de ciclo (10) por qualquer técnica adequada, como uma abertura simples ao reator, um bico, um aspersor ou outro dispositivo de distribuição.

O catalisador é introduzido através do meio para introdução de catalisador (32) que fornece uma zona (local) para introdução de catalisador. Qualquer meio adequado para introdução de catalisador no reator de ciclo pode ser empregado. Por exemplo, o processo e aparelho divulgados na Patente U. S. de número 6.262.191 (aqui incorporada por referência) para preparar uma lama de catalisador e fornecê-la a uma zona de reação (polimerização) podem ser utilizados com o processo e aparelho presentes.

O anexo oco alongado para saída contínua de uma suspensão de produto intermediário é designado de forma ampla pelo elemento de referência (34). O mecanismo de saída contínuo (34) está localizado em ou adjacente a uma extremidade no sentido da corrente de um dos segmentos horizontais inferiores (16) e adjacente ou no joelho de

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 27/45

20/34 conexão (20). O reator de ciclo pode possuir um ou mais anexos de saída contínuos.

No aparelho mostrado na Figura

1, a suspensão de produto é transportada através do duto (36) para o interior de uma câmara de expansão de alta pressão (38). O duto (36) inclui um duto circundante (40) , ao qual é fornecido um fluido aquecido, que fornece aquecimento indireto ao material de suspensão em um duto de tubulação de vaporização (36). O diluente vaporizado deixa a câmara de expansão (38) através do duto (42) para processamento adicional que inclui a condensação por troca de calor simples utilizando o condensador de reciclagem (50) e retorna ao sistema, sem a necessidade de compressão, através da tubulação de diluente reciclado (30). O condensador de reciclagem (50) pode utilizar qualquer fluido de troca de calor adequado conhecido na técnica sob quaisquer condições conhecidas na técnica. Entretanto, um fluido a uma temperatura que pode ser fornecida de forma econômica (como um vapor) é geralmente empregado. Uma faixa de temperatura adequada para este fluido de troca de calor vai de 4,44 graus Celsius até 54,44 graus Celsius.

As partículas de polímero são retiradas da câmara de expansão de alta pressão (38) através da tubulação (44) para técnicas de processamento posteriores conhecidas na técnica. Elas podem ser transportadas para a câmara de expansão de baixa pressão (46) e ali recuperada como produto de polímero através de tubulação (48). Uma câmara de fluff” (não mostrada) pode estar disposta entre a câmara de expansão de alta pressão (38) e a câmara de expansão de baixa pressão (46) para facilitar a manutenção

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 28/45

21/34 do diferencial de pressão entre as câmaras de expansão. O diluente separado é transportado através do compressor (47) até um duto (42). Este projeto de expansão de dois estágios é amplamente divulgado em Hanson e outros, Patente U. S. de número 4.424.341, cuja divulgação está aqui incorporada por referência.

Qualquer número de segmentos verticais (12) ou tubos pode ser empregado adicionalmente aos oito ilustrados na Figura 1. É considerado que um reator de doze tubos pode ser beneficiar das técnicas aqui divulgadas. O comprimento de fluxo da zona de reação de ciclo é geralmente maior que 274,32 metros, alternativamente maior que 304,80 metros, alternativamente maior que 335,28 metros, alternativamente maior que 365,76 metros, alternativamente maior que 396,24 metros, alternativamente maior que 426,72 metros, alternativamente maior que 457,20 metros, alternativamente maior que 487,68 metros, alternativamente maior que 518,16 metros, alternativamente maior que 548,64 metros, alternativamente maior que 579,12 metros, alternativamente maior que 609,60 metros. Os comprimentos supracitados podem ser aproximados em algumas situações.

Os presentes processo e aparelho são particularmente

úteis para reatores	de	113.562,35	litros	ou	mais,
alternativamente	cerca	de	124.918,59	litros	ou	mais,
alternativamente	cerca	de	132.489,41	litros	ou	mais,
alternativamente	cerca	de	136.274,82	litros	ou	mais,
alternativamente	cerca	de	151.416,47	litros	ou	mais,
alternativamente	cerca	de	158.987,29	litros	ou	mais,
alternativamente	cerca	de	166.558,12	litros	ou	mais,
alternativamente	cerca	de	174.128,76	litros	ou	mais,

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 29/45

22/34

alternativamente	cerca	de	181.699,76	litros	ou	mais,
alternativamente	cerca	de	189.270,59	litros	ou	mais,
alternativamente	cerca	de	227.124,71	litros	ou	mais,
alternativamente	cerca	de	264.978,82	litros	ou	mais,
alternativamente	cerca	de	302.832,94	litros	ou	mais,
alternativamente	cerca	de	340.687,06	litros	ou	mais,
alternativamente	cerca de	378	.541,18 litros ou mais,	porque

os mesmos podem, de forma eficiente, utilizar equipamento de bombeamento para gerar uma performance superior. Os volumes supracitados podem ser aproximados. As técnicas presentes podem tornar desejável conectar dois reatores de ciclo que foram anteriormente separados. Certamente, por um custo de capital relativamente pequeno, dois reatores de 68.137,41 litros podem ser combinados para formar um reator de 136.274,82 litros utilizando-se as mesmas duas bombas, mas com mais que o dobro de produtividade.

O reator de ciclo (10) pode ser operado de forma a gerar um diferencial de pressão de pelo menos 124,10 KPa, alternativamente pelo menos 137,89 KPa, alternativamente pelo menos 151,68 KPa, alternativamente pelo menos 165,47 KPa, alternativamente pelo menos 179,26 KPa, alternativamente pelo menos 193,05 KPa, alternativamente pelo menos 206,84 KPa entre as extremidades contra a corrente e no sentido da corrente de uma ou mais bombas em um reator de 60,96 centímetros de diâmetro nominal. Geralmente, o reator de ciclo (10) é operado de forma a gerar uma altura, expressa como uma perda de pressão por unidade de comprimento de reator de pelo menos 0,07 metro de altura de suspensão de queda de pressão por metro de comprimento de reator para um reator de 60,96 centímetros

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 30/45

23/34 de diâmetro nominal. A referência a um diâmetro de 60,96 centímetros significa um diâmetro interno de cerca de 55,63 centímetros. Para diâmetros maiores, uma velocidade de suspensão maior e uma queda de pressão maior por unidade de comprimento de reator faz-se necessária. Isto assume que a densidade de suspensão é geralmente de cerca de 0,5 a 0,6.

Um diferencial de pressão ou altura maior pode ser atingido utilizando-se uma ou mais das técnicas aqui divulgadas. Por exemplo, a pressão diferencial pode ser melhorada controlando-se a velocidade de rotação do propulsor da bomba, reduzindo-se o espaço entre as lâminas do propulsor e a parede interna da tubulação, ou utilizando-se um projeto de propulsor mais agressivo. A pressão diferencial ou altura pode ser igualmente aumentada pela utilização de pelo menos uma bomba adicional.

A Figura 2 mostra o propulsor (22) para mover de forma contínua a suspensão ao longo da rota de fluxo. O propulsor (22) possui as lâminas (74) e está montado no eixo (78) conectado ao motor (24). A tubulação (21) possui um segmento vertical (12) e um segmento horizontal inferior (16) que se interconectam em um joelho (20). O motor (24) gira o eixo (78) e assim as lâminas (74), de forma que o propulsor (22) empurra a suspensão na direção da seta A para o interior do joelho (20) e para cima no segmento vertical (12) . Conforme pode ser visto, o propulsor (22) está localizado em uma seção ampliada (66) da tubulação (21) que serve como a zona de propulsão (70) . A seção ampliada (66) da tubulação (21) possui um diâmetro maior que o restante da tubulação (21). Por meio de exemplo apenas, o diâmetro da tubulação (21) é de 60,96

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 31/45

24/34 centímetros. Por meio de exemplo apenas, o diâmetro da seção ampliada (66) é superior a 60,96 centímetros. Desta forma, o propulsor (22) possui um diâmetro, medido através das lâminas (74), que é maior que o diâmetro da tubulação (21) . Por meio de exemplo apenas, o diâmetro do propulsor (22) , medido através das lâminas (74), é maior que 60,96 centímetros. Devido à seção ampliada (66) permitir a utilização de um propulsor maior que a tubulação (21), o propulsor (22) empurra a suspensão a uma velocidade maior através da tubulação (21). Quanto maior o propulsor (22) também aumenta a altura aumentando-se a pressão na suspensão em descarga. Por meio de exemplo apenas, para um reator de 60,96 centímetros, o propulsor maior (22) gera de 75.708,23 a 378.541,18 litros por minuto de suspensão e 36,58 metros a 182,88 metros de altura. Conseqüentemente, o propulsor maior (22) também cria mais transferência de calor nos revestimentos de arrefecimento (18) (Figura 1) de forma que o reator de ciclo (10) (Figura 1) produza maiores níveis de sólidos.

Alternativamente, ao invés de se aumentar o diâmetro do propulsor (22), pode-se operar um propulsor (22) menor a uma velocidade de 180 a 18.000 RPM para atingir uma altura de 36,58 metros a 73,15 metros e um fluxo de 75.708,23 a 189.270,59 LPM com um reator de ciclo de diâmetro (nominal) de 60,96 centímetros.

A Figura 3 mostra duas bombas (100) e (102) posicionadas em extremidades opostas de um segmento horizontal inferior (16) da tubulação (21). Para clareza, outro aparelho mostrado na Figura 1 é omitido, mas seria utilizado em um sistema de polimerização em produção.

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 32/45

25/34

Conforme mostrado, as bombas (100) e (102) direcionam o fluxo de suspensão na direção da seta A através do reator de ciclo (10).

A Figura 4 mostra as duas bombas (100) e (102) e a tubulação (21) em maior detalhe. A bomba (100) inclui o propulsor (22a), que possui as lâminas (74a) e está montado no eixo (78a) conectado a um motor (24a) . A bomba (102) inclui o propulsor (22b), que possui as lâminas (74b) e está montado no eixo (78b) conectado a um motor (24b). A tubulação (21) possui dois segmentos verticais paralelos

(12a) e	(12b)	e	um segmento horizontal	inferior	(16) ,	que
interconecta	os	segmentos verticais	(12a) e	(12b)	nos
joelhos	(20a)	e	(20b), respectivamente.	O motor	(24a)	gira
o eixo	(78a)		e conseqüentemente as	lâminas	(74a)	do

propulsor (22a) em uma primeira direção rotacional e o motor (24b) gira o eixo (78b) e conseqüentemente as lâminas (74b) do propulsor (22b) em uma segunda direção rotacional oposta. Por meio de exemplo apenas, o propulsor (22a) gira em um sentido horário e o propulsor (24b) gira em um sentido anti-horário. A suspensão flui através da tubulação (21) na direção da seta A através da bomba (102) e depois através da bomba (100).

A suspensão flui para o propulsor (22b), geralmente paralelo ao eixo (78b). À medida que a suspensão flui pelas lâminas (74b) do propulsor (22b), as lâminas (74b) descarregam a suspensão tangencialmente em ângulos em relação ao eixo (78b), na direção da parede interna da tubulação (21). A suspensão é descarregada em uma direção particular a um ângulo particular dependendo na direção rotacional do propulsor (22b). O propulsor (22a) está

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 33/45

26/34 posicionado próximo o bastante do propulsor (22b) de forma que a suspensão ainda esteja fluindo em ângulos tangenciais quando a suspensão se aproximar do propulsor (22a). A suspensão confronta as lâminas (74a) do propulsor (22a) e, 5 devido ao fato do propulsor (22a) girar na direção oposta da rotação do propulsor (22b), é desviada pelas lâminas (74a) de forma que a suspensão é descarregada do propulsor (22b) seguindo na direção da seta A em uma orientação essencialmente paralela ao eixo (78a). Conseqüentemente, o 10 propulsor (22a) endireita a rota de direção da suspensão e descarrega a suspensão em um alinhamento axial essencialmente paralelo ao do eixo (78a). A suspensão então flui para o joelho (20a) e para cima pelo segmento vertical (12a). Adicionalmente, devido ao fato de que a suspensão 15 confronta as lâminas (74a) a um ângulo, a suspensão desliza pelas lâminas anguladas (74a) com resistência reduzida.

Devido ao fato de que a suspensão está fluindo em um alinhamento axial geralmente paralelo ao eixo (78a) ao ser descarregada pelo propulsor (22a), a suspensão segue a uma 20 velocidade maior após passar através da bomba (100) do que se a suspensão fluísse através da bomba (102) apenas. A suspensão descarregada pela bomba (102) viaja a uma velocidade mais lenta porque a suspensão flui em ângulos na direção das paredes internas da tubulação (21) e é assim 25 desviado e desacelerado pela parede interna.

Adicionalmente, uma vez que a suspensão desliza pelas lâminas (74a) com menos resistência, menos potência é exigida pelo propulsor (22) para confrontar a suspensão. Desta forma, posicionando-se as duas bombas (100) e (102) , 30 que giram em sentidos opostos, próximas entre si e em uma

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 34/45

27/34 série, a energia rotacional transmitida à suspensão pela bomba (102) é parcialmente recuperada na bomba (100) de forma que a suspensão flua através da tubulação (21) de forma mais eficiente e deixe a bomba a uma velocidade maior. Assim, as duas bombas (100) e (102) produzem níveis melhorados de sólidos.

Uma bomba de dois estágios poderia ser utilizada como uma substituta para as duas bombas distintas (100) e (102). A bomba de dois estágios inclui dois propulsores na mesma bomba alinhados próximos entre si e girando em direções opostas.

A Figura 5 mostra uma bomba (100) e aletas-guia (114) na tubulação (21). As aletas-guia (114) estão situadas contra a corrente a partir da bomba (100) à medida que a suspensão flui através da tubulação (21) na direção da seta A. Como tal, estas aletas-guia são aletas de précentrifugação. As aletas-guia (114) se estendem da parede interna da tubulação (21) na direção da bomba (100) . Todas as aletas-guia (114) se curvam radialmente para dentro no mesmo ângulo da parede interna. A suspensão aborda as aletas-guia (114) na direção da seta A em uma orientação reta geralmente paralela ao eixo (78). À medida que a suspensão confronta as aletas-guia (114), as aletas-guia (114) transmitem uma rotação angular ou centrifugação à suspensão de forma que a suspensão flui na direção da parede interna da tubulação (21) em um ângulo em relação ao eixo (78). Dependendo da direção para qual as aletas-guia (114) se curvam a partir da parede interna da tubulação (21) , as aletas-guia (114) fazem com que a suspensão gire em um sentido horário ou anti-horário. Por meio de exemplo

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 35/45

28/34 apenas, as aletas-guia (114) estão orientadas para criar uma rotação da suspensão no sentido anti-horário.

A suspensão deixa as aletas-guia (114) e flui em contato com o propulsor (22) em um ângulo em relação ao eixo (78). Preferivelmente, o propulsor (22) gira na direção oposta da rotação da suspensão criada pelas aletasguia (114). O propulsor pode girar na mesma direção que a rotação da suspensão criada pelas aletas-guia. Por meio de exemplo apenas, o propulsor (22) gira em um sentido antihorário. Devido ao fato de que a suspensão confronta as lâminas (74) em um ângulo e está girando em um sentido oposto ao das lâminas (74), a suspensão desliza pelas lâminas anguladas (74) com resistência mais reduzida do que se a suspensão fluísse pelas lâminas (74) diretamente.

Assim, a velocidade da suspensão fluindo pelo propulsor (22) é menos impedida pelas lâminas (74) e a velocidade rotacional do propulsor (22) é menos impedida pela suspensão. Desta forma, faz-se necessária menos potência para aumentar a velocidade da suspensão à medida que a mesma deixa o propulsor (22) e o propulsor (22) exige menos potência do motor (24) para atuar e empurrar a suspensão.

Adicionalmente, quando o propulsor (22) gira no sentido oposto do sentido da suspensão após passar pelas aletas-guia (114), as lâminas (74) desviam a suspensão de forma que a suspensão é descarregada do propulsor (22) percorrendo a direção da seta A em uma orientação essencialmente paralela ao eixo (78). Assim, o propulsor (22) endireita a rota direcional da suspensão e descarrega a suspensão em um alinhamento axial essencialmente paralelo ao eixo (78). A suspensão flui mais

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 36/45

29/34 rápido quando é descarregada paralelamente ao eixo (78) do que quando é descarregada em um ângulo em relação ao eixo (78) na direção da parede interna da tubulação (21) porque a parede interna resiste e desvia o fluxo da suspensão.

A Figura 6 fornece uma vista diferente as aletas-guia (110). Nesta vista, as aletas-guia (110) são mostradas emergindo de uma tubulação (21), que não está conectada ao resto do reator.

Desta forma, a utilização de aletas-guia com a bomba (100) melhora a eficiência em se mover a suspensão através do reator de ciclo (10) (Figura 1) aumentando-se a velocidade da suspensão à medida que a suspensão deixa a bomba (100) e reduzindo-se a potência necessária para girar o propulsor (22). Assim, a utilização de aletas-guia com o propulsor (22) produz níveis melhorados de sólidos.

Em uma bomba axial convencional utilizada em reatores, as lâminas do propulsor possuem uma faixa limitada de inclinação ou ângulo em relação ao eixo. Desta forma, a suspensão descarregada das lâminas de bomba axial transita predominantemente na direção axial, geralmente paralela ao eixo do propulsor. Entretanto, devido à inclinação limitada das lâminas, as mesmas interferem no fluxo da suspensão e, conseqüentemente, a suspensão é desacelerada ao entrar em contato com as lâminas. Assim, uma quantidade significativa de energia é exigida para aumentar a velocidade da suspensão com a bomba axial.

A Figura 7 mostra uma bomba mista (200) no interior de uma tubulação (21). A bomba (200) é encaixada no interior da tubulação (21) em uma caixa de bomba em forma de arco (204) que possui um diâmetro maior que a tubulação (21). A

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 37/45

30/34 bomba (200) possui um propulsor (228) unido ao eixo (212) estendendo-se através da tubulação (21). O propulsor (228) possui lâminas (208) que estão posicionadas em um ângulo em relação ao eixo (212). As lâminas (208) podem estar orientadas em relação ao eixo a um ângulo entre 0 e 90 graus. A bomba (200) inclui um uma saliência (216) posicionada ao redor do eixo (212) no interior da caixa de bomba (204) para definir uma rota de fluxo curva ou em forma de arco (220) entre a saliência (216) e uma parede (224) da caixa de bomba (204).

Na bomba mista mostrada na Figura 7, a suspensão flui através da tubulação (21) até uma bomba (200) na direção da seta B e confronta as lâminas (208) . Devido ao fato de que as lâminas (208) podem estar alinhadas em diferentes inclinações (ângulos em relação ao eixo (212)), à medida que o propulsor (228) gira, a suspensão flui pelas lâminas (208) com menos interferência e menos energia é necessária para aumentar a velocidade do fluxo da suspensão. Desta forma, as bombas mistas podem aumentar a velocidade da suspensão em fluxo de forma mais eficiente que as bombas axiais. A suspensão que deixa as lâminas (208) possui componentes de velocidade considerável nas direções perpendicular e paralela ao eixo (212). Os componentes da velocidade de fluxo da suspensão são capturados na rota de fluxo (220) e a parede em forma de arco (224) da rota de fluxo gradualmente redireciona a orientação dos componentes de velocidade da suspensão de forma que a suspensão flua em uma direção axial paralela ao eixo (212) ao ser descarregada da caixa de bomba (204) na tubulação (21). Assim, as bombas mistas podem gerar mais altura e

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 38/45

31/34 velocidade no fluxo da suspensão que uma bomba de fluxo axial e, depois, redirecionar de forma eficiente o fluxo da suspensão quando descarregada do propulsor (228), de forma que as melhorias na velocidade e na altura não sejam perdidas. Desta forma, as bombas mistas geram a altura de fluxo e velocidade necessários para atender às necessidades de pressão de reatores grandes.

Deve ser observado que uma bomba radial pode ser utilizada também na configuração da Figura 7. Uma bomba radial trabalha de forma similar a uma bomba mista e fornece muitas das vantagens da bomba mista. Entretanto, uma bomba radial descarrega o fluxo de suspensão das lâminas do propulsor em uma direção mais perpendicular em relação ao eixo (212).

Adicionalmente, as aletas-guia pós-propulsor podem estar posicionadas ao longo da rota de fluxo (220) para redirecionarem o fluxo rotacional e a velocidade da suspensão. A suspensão descarregada pelo propulsor (228) geralmente se desloca na mesma direção rotacional que o propulsor (228) e assim não está voltada para a direção da saída da rota de fluxo (220). As aletas-guia pós-propulsor convertem e redirecionam a direção rotacional da velocidade, energia e fluxo da suspensão de forma que a suspensão que seja descarregada pelas aletas-guia se desloquem em uma direção mais paralela ao eixo (212). Assim, as aletas-guia pós-propulsor melhoram a altura de fluxo da suspensão e a eficiência da bomba. Estas aletasguia podem ser também conhecidas como difusores, estatores ou bielas. Elas podem também fornecer apoio mecânico no interior da rota de fluxo (200).

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 39/45

32/34

A bomba mista ou radial pode ser utilizada em combinação com qualquer dos outros aspectos a serem utilizados com ciclos de reator que estão aqui divulgados, incluindo: a disposição de bomba dupla, aletas-guia, espaço minimizado entre a lâmina do propulsor e a tubulação, técnicas de fabricação e o propulsor com um diâmetro maior que o diâmetro da tubulação.

Retornando à Figura 2, as lâminas (74) do propulsor (22) possuem pontas (88) que se estendem próximas à parede interna da seção ampliada (66) sem realmente tocar a parede interna. A distância entre as pontas (88) e a parede interna é a distância de espaço. Durante a operação, alguma suspensão circula de volta sobre as pontas (88) das lâminas (74) contra a corrente do propulsor (22) após ser descarregada no sentida da corrente do propulsor (22). Assim, o propulsor (22) precisa confrontar novamente a suspensão que já foi uma vez confrontada. O reprocessamento da suspensão exige mais potência para o propulsor (22) e desacelera o processo de bombeamento. Assim, a suspensão novamente circulada leva a um ciclo de reator menos eficiente com uma velocidade de suspensão reduzida.

Quanto menor a extensão do espaço, menor é a probabilidade de que a suspensão circule de volta sobre as pontas (88) das lâminas contra a corrente do propulsor (22) após ter sido descarregada na direção da corrente do propulsor (22). A extensão de espaço preferida na Figura 2 é de 0,4 milímetro ou menos. Ao se trazer as pontas (88) das lâminas (74) a 0,4 milímetro ou menos das paredes internas da tubulação (21), o propulsor (22) reduz a recirculação, aumentando a velocidade e pressão da

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 40/45

33/34 suspensão na descarga e assim melhorando o fluxo e altura da suspensão. A altura, velocidade e fluxo melhorados da suspensão pelo propulsor (22) resultam em níveis de sólidos melhorados na suspensão de produção.

Finalmente, produzir o propulsor (22) a partir de alumínio, titânio ou aço resulta em um propulsor mais forte que é mais resistente e que dura mais. As bombas comerciais para funções como circular os reagentes em um reator de ciclo fechado são rotineiramente testadas por seus 10 fabricantes e as pressões necessárias para evitar a cavitação devem ser determinadas. A fabricação do propulsor (22) em uma fresa de mergulho controlada por computador de 6 eixos permite a fabricação do propulsor (22) a partir de massas sólidas de metal que podem ser selecionadas quanto a 15 falhas de fundição que podem ameaçar a integridade estrutural do propulsor (22). Adicionalmente, a fresa de mergulho controlada por computador de 6 eixos pode ser utilizada para controlar de perto a espessura do propulsor (22) e assegurar que o propulsor (22) possui a resistência 20 geral necessária para suportar exigências de velocidade, altura e fluxo mais altos e assim melhorar a eficiência e produção de sólidos do ciclo de reator (10) (Figura 1).

Aumentar a altura, velocidade e fluxo da suspensão aplicando as técnicas descritas acima resulta em um nível 25 melhorado de sólidos sendo produzidos. Aumentar a velocidade da suspensão á medida que a mesma flui através do reator de ciclo provoca uma maior transferência de calor da suspensão para os revestimentos de arrefecimento. A transferência de calor melhorada resulta em um processo de 30 polimerização mais eficiente e, conseqüentemente, um maior

Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 41/45

34/34 rendimento de sólidos na suspensão de produção.

Embora a invenção tenha sido descrita em referência a certas modalidades, será compreendido por aqueles habilitados na técnica que diversas modificações podem ser efetuadas e equivalentes podem ser substituídos sem se afastar do escopo da invenção. Adicionalmente, muitas modificações podem ser efetuadas para adaptar uma situação ou material particular aos ensinamentos da invenção sem se afastar de seu escopo. Desta forma, pretende-se que a 10 invenção não esteja limitada à modalidade particular divulgada, mas que a invenção inclua todas as modalidades que recaiam dentro do escopo das reivindicações em anexo.

Claims (7)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Processo de polimerização em suspensão contínuo em um reator de ciclo tubular caracterizado pelo fato de compreender:

   5 a introdução de monômero e catalisador a um reator de ciclo;

   a polimerização do monômero para formar uma suspensão compreendendo partículas de poliolefina sólidas em um meio líquido;

   10 a circulação da suspensão utilizando-se dois propulsores;

   a transmissão de um primeiro movimento rotacional à suspensão com um primeiro dos propulsores;

   a transmissão de um segundo movimento rotacional à 15 suspensão com um segundo propulsor, onde o segundo movimento rotacional é oposto ao primeiro movimento rotacional, e em que o segundo dos propulsores é espaçado suficientemente próximo do primeiro dos propulsores de modo 20 que o segundo dos propulsores se beneficie da energia rotacional do primeiro dos propulsores.
2. 2. Processo de polimerização em suspensão contínuo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender a pré-centrifugação da suspensão contra a

   25 corrente do primeiro propulsor, em uma direção oposta ao primeiro movimento rotacional do propulsor do primeiro propulsor.
3. 3. Processo de polimerização em suspensão contínuo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de

   30 ainda compreender pós-centrifugação da suspensão no sentido

   Petição 870190033550, de 08/04/2019, pág. 43/45

   2/2 da corrente da segunda bomba, na mesma direção do segundo movimento rotacional do propulsor da segunda bomba.
4. 4. Processo de polimerização em suspensão contínuo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de
5. 5 ainda compreender minimizar um espaço entre pelo menos um propulsor e uma porção do reator de ciclo contendo o propulsor.

   5. Processo de polimerização em suspensão contínuo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de

   10 que a suspensão possui uma concentração das partículas de poliolefina sólidas de pelo menos cerca de 45% em peso e no máximo 75% em peso.
6. 6. Processo de polimerização em suspensão contínuo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de

   15 que a suspensão é circulada a um fluxo de cerca de 75.708,24 litros por minuto a cerca de 189.270,59 litros por minuto.
7. 7. Processo de polimerização em suspensão contínuo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de

   20 que o propulsor alcança uma altura de cerca de 36,58 metros a cerca de 73,15 metros.