BR112018072493B1

BR112018072493B1 - Processo de polimerização de alta pressão de monômeros etilenicamente insaturados

Info

Publication number: BR112018072493B1
Application number: BR112018072493-9A
Authority: BR
Inventors: Andrei Gonioukh; Thomas Herrmann; Dieter Littmann; Andre-Armand Finette; Sven Wolfram
Original assignee: Basell Polyolefine Gmbh
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2022-09-27
Also published as: JP6655198B2; EP3426695A1; US10562986B2; JP2019518106A; CN109071690A; WO2017194491A1; CN109071690B; KR101981442B1; KR20180133520A; RU2692472C1; US20190135950A1; BR112018072493A2; SA518400380B1; EP3426695B1

Abstract

Trata-se de um processo para polimerizar ou copolimerizar monômeros etilenicamente insaturados em pressões na faixa de 110 MPa a 500 MPa em uma linha de produção que compreende um reator de polimerização operado continuamente, em que o processo compreende monitorar o entorno da linha de produção em relação a uma ocorrência de um vazamento de monômeros ou de mistura de reação por uma disposição de detector de ponto de IR de pelo menos três grupos de detectores de ponto de IR que são capazes de detectar hidrocarbonetos e os grupos de detectores de ponto de IR operam de acordo com uma lógica de votação e iniciam automaticamente um programa de liberação de pressão de emergência quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR detecta a presença de hidrocarbonetos.

Description

Campo da invenção

[001] A presente revelação fornece um processo para polimerizar ou copolimerizar monômeros etilenicamente insaturados em temperaturas de 100°C a 350°C e pressões na faixa de 110 MPa a 500 MPa em um reator de polimerização operado continuamente.

Antecedentes da invenção

[002] Polietileno é o polímero comercial mais amplamente utilizado e pode ser preparado por alguns processos diferentes. A polimerização na presença de iniciadores de radical livre em pressões elevadas foi o primeiro método usado para se obter polietileno e continua a ser um processo valioso com grande relevância comercial para a preparação de polietileno de baixa densidade (LDPE).

[003] Uma configuração comum de uma linha de produção para preparar polietileno de baixa densidade compreende um reator de poli- merização, que pode ser uma autoclave ou um reator tubular ou uma combinação de tais reatores, e equipamento adicional. Para pressurizar os componentes de reação, normalmente um conjunto de dois compressores, um compressor primário e um compressor secundário, é usado. No fim da sequência de polimerização, uma linha de produção para po- limerização de alta pressão normalmente inclui adicionalmente aparelhos como extrusoras e granuladores para peletizar o polímero resultante. Além disso, essa linha de produção, em geral, também compreende meios para alimentar a reação de polimerização com monômeros e comonômeros, iniciadores de radical livre, modificadores ou outras substâncias em uma ou mais posições.

[004] Uma característica da polimerização iniciada radicalmente de monômeros etilenicamente insaturados sob alta pressão é que a conversão dos monômeros está longe de ser completa. Para cada passagem do reator ou a combinação de reator, apenas cerca de 10% a 50% dos monômeros dosados são convertidos em polimerizações em um reator tubular e de 8% a 30% dos monômeros dosados são convertidos em polimerizações em um reator de autoclave. A mistura de reação resultante normalmente deixa o reator através de uma válvula de controle de pressão e é, então, comumente separada em componentes poliméricos e gasosos, sendo que os monômeros não reagidos são reciclados. Para evitar etapas de descompressão e compressão desnecessárias, a separação em componentes poliméricos e gasosos é, normalmente, realizada em dois estágios. A mistura de monômero-polí- mero proveniente do reator é, normalmente, transferida para um primeiro vaso de separação, frequentemente chamado de separador de produto de alta pressão, no qual a separação em componentes polimé- ricos e gasosos é executada em uma pressão que permite a reciclagem do etileno e comonômeros separados da mistura de monômero-polí- mero para a mistura de reação em uma posição entre o compressor primário e o compressor secundário. Nas condições de operação do primeiro vaso de separação, os componentes poliméricos dentro do vaso de separação estão em estado líquido. A fase líquida obtida no primeiro vaso de separação é transferida para um segundo vaso de separação, frequentemente chamado de separador de produto de baixa pressão, no qual uma separação adicional em componentes poliméricos e gasosos ocorre em pressão inferior. O etileno e os comonômeros separados da mistura no segundo vaso de separação são fornecidos ao compressor primário onde os mesmos são comprimidos para a pressão da alimentação de etileno fresco, combinados com a alimentação de etileno fresco e os fluxos unidos são pressurizadas adicionalmente para a pressão do fluxo de reciclagem de gás de alta pressão.

[005] O processo de polimerização em um reator de LDPE é realizado em altas pressões que pode chegar a 350 MPa. Essa alta pressão exige tecnologia especial para que o processo seja manipulado de uma maneira segura e confiável. Questões técnicas na manipulação de eti- leno em altas pressões são, por exemplo, descritas em Chem. Ing. Tech. 67 (1995), páginas 862 a 864. É estabelecido que o etileno decompõe rapidamente de uma maneira explosiva sob determinadas condições de temperatura e pressão para gerar fuligem, metano e hidrogênio. Essa reação indesejada ocorre repetidamente na polimerização de alta pressão de etileno. O aumento drástico em pressão e temperatura associado à mesma representa um risco de potencial considerável para a segurança operacional das usinas de produção.

[006] Uma solução possível para impedir um aumento drástico em pressão e temperatura desse tipo consiste em instalar discos de ruptura ou válvulas de alívio de pressão de emergência. O documento no WO 02/01308 A2, por exemplo, revela uma válvula de alívio de pressão controlada hidraulicamente específica que permite uma abertura particularmente rápida da válvula de alívio de pressão em caso de alterações repentinas em pressão ou temperatura. É tecnicamente possível manipular tais fugas térmicas ou decomposições explosivas de etileno dentro do reator de polimerização, no entanto, essas situações são altamente indesejáveis visto que as fugas térmicas ou as decomposições explosivas de etileno dentro do reator de polimerização levam a um desligamento da usina de polimerização com emissão frequente de etileno no ambiente e perda de produção.

[007] Outra ameaça à segurança operacional de usinas de polimeri- zação de alta pressão é a ocorrência de vazamentos. Devido à diferença de alta pressão entre o interior do reator de polimerização e o entorno, até mesmo pequenas fissuras em uma parede de equipamento de alta pressão podem levar a uma saída de uma quantidade consideravelmente alta do conteúdo do reator que resulta em concentrações localmente altas de hidrocarbonetos combustíveis em um período de tempo curto. Por outro lado, no caso de vazamentos maiores, o tempo disponível para reagir é extremamente curto.

[008] Processos para polimerizar ou copolimerizar monômeros eti- lenicamente insaturados em pressões na faixa de 110 MPa a 500 MPa, consequentemente, apresentam demandas específicas em uma detecção confiável de gases combustíveis ou explosivos, os quais podem vazar do equipamento de polimerização. Dependendo do tamanho e da posição do vazamento, a taxa de vazamento pode ser extremamente alta ou relativamente baixa, com um risco de um acúmulo do material vazado. O material vazado pode ter uma temperatura na faixa de 100°C a 350°C, mas também pode estar frio e pode, portanto, descer para o solo e acumular ali. A concentração de gás vazado em um certo elemento de volume nas cercanias da usina de polimerização pode variar de hidrocarboneto substancialmente puro a uma concentração muito baixa de gás combustível no ar. Além disso, o vazamento pode não apenas ocorrer para a atmosfera, mas o vazamento também pode ocorrer em uma seção do equipamento que é coberta por um invólucro de resfriamento ou aquecimento. Além disso, uma vez que tais processos não são realizados em alojamentos totalmente fechados, também fenômenos climáticos tais como vento e chuva podem ter uma influência na detecção de gases vazados.

[009] Outra dificuldade em relação a processos para preparar polímeros de etileno em alta pressão é que a mistura de reação é uma composição supercrítica que compreende monômero e polímero. Após um vazamento dessa mistura de reação na atmosfera, são formadas partículas de polímero pequenas que são submetidas a carregamento eletrostático. Consequentemente, há uma probabilidade aumentada para uma ignição após uma nuvem de gás explosivo ter se desenvolvido após uma fuga de mistura de reação.

[010] O documento WO 2008/148758 A1 revela um método para operar uma unidade de polimerização de etileno de alta pressão que compreende um reator tubular equipado com um invólucro de resfriamento, método no qual o vazamento de mistura de reação no invólucro de resfriamento é controlado monitorando-se a condutividade elétrica dos meios de resfriamento aquosos. Esse método, no entanto, exige que pelo menos uma dentre as substâncias químicas na mistura de reação mude a condutividade elétrica do meio de resfriamento aquoso, e o método pode apenas detectar vazamento em posições do equipamento de polimerização que são cobertas por um invólucro de resfriamento.

[011] É prática padrão monitorar gases por detectores de gás. Detectores de gás são dispositivos que detectam a presença de gases em uma área, frequentemente como parte de um sistema de segurança. Esse tipo de equipamento é comumente usado para detectar um vazamento de gás e pode fazer interface com um sistema de controle, assim, um processo pode ser desligado automaticamente. Um detector de gás também pode soar um alarme para operadores na área em que o vazamento está ocorrendo, dando aos mesmos a oportunidade para sair. Detectores de gás podem ser usados para detectar combustível, gases inflamáveis e tóxicos, e depleção de oxigênio. Sensores de gás comuns incluem sensores de ponto infravermelhos, sensores ultrassônicos, sensores de gás eletromecânicos e sensores de semicondutor. Mais recentemente, sensores de imageamento infravermelhos têm sido usados. Esses sensores são usados para uma ampla faixa de aplicações e po-dem ser encontrados em instalações industriais, refinarias, estações de tratamento de água servida, veículos e residências.

[012] Uma opção para detectar a presença de hidrocarbonetos no ar é o emprego de detectores catalíticos. Detectores catalíticos operam pelo princípio que calor é gerado na oxidação de um gás combustível. A reação acontece na superfície de um catalisador, em que gases combustíveis reagem exotermicamente com oxigênio no ar. O aumento de temperatura resultante é convertido em um sinal de sensor. Detectores catalíticos têm as desvantagens de serem lentos e exigirem oxigênio. Quando, por exemplo, por uma fuga de gás maior, o ar é imediatamente substituído por hidrocarboneto substancialmente puro um detector catalítico não é mais capaz de reconhecer o hidrocarboneto.

[013] Consequentemente há uma necessidade de superar as desvantagens da técnica anterior e fornecer um processo que permite para uma liberação muito rápida de pressão após a ocorrência de um vazamento em uma usina de polimerização de alta pressão e evita o acúmulo de misturas de gás de hidrocarboneto/oxigênio explosivas. Isso implica que o método de detecção tem que ser muito confiável e fidedigno e deve ser fácil para implantar em linhas de produção existentes para a preparação de polietilenos de baixa densidade.

Sumário da Invenção

[014] A presente revelação fornece um processo para polimerizar ou copolimerizar um ou mais monômeros etilenicamente insaturados em temperaturas a partir de 100°C a 350°C e pressõe s na faixa de 110 MPa a 500 MPa em um reator de polimerização operado continuamente,em que a polimerização é realizada em uma linha de produção em que os monômeros são levados para a pressão de polimerização por um ou mais compressores em uma sequência de estágios de compressão em que a mistura de gás comprimido é resfriada após cada estágio de compressão por um refrigerante de estágio de compressão, os monômeros comprimidos são, opcionalmente, passados através de um preaquece- dor ou um pré-refrigerante e transferidos para o reator de polimerização que é, opcionalmente, resfriado por invólucros de resfriamento, uma mistura de reação obtida pela polimerização sai do reator através de uma válvula de controle de pressão e, opcionalmente, resfriada por um refrigerante pós-reator, a mistura de reação é separada em componentes polimérico e gasoso em dois ou mais estágios, em que os componentes gasosos separados em um primeiro estágio em uma pressão absoluta de 15 MPa a 50 MPa são reciclados para o um ou mais compressores por meio de uma linha de reciclagem de gás de alta pressão, e os componentes gasosos separados em um segundo estágio em uma pressão absoluta na faixa de 0,1 a 0,5 MPa são reciclados para o primeiro estágio da sequência de estágios de compressão por meio de uma linha de reciclagem de gás de baixa pressão, e os componentes poliméricos obtidos pela polimerização são transformados em péletes, sendo que o processo compreende - monitorar o entorno da linha de produção em relação a uma ocorrência de um vazamento de monômeros ou de mistura de reação por uma disposição de detector de ponto de IR de pelo menos três grupos de detectores de ponto de IR que são capazes de detectar hidrocarbonetos e os grupos de detectores de ponto de IR operam de acordo com uma lógica de votação, e - iniciar automaticamente um programa de liberação de pressão de emergência quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR detecta a presença de hidrocarbonetos.

[015] Em algumas modalidades, o reator de polimerização e, opcionalmente, partes adicionais da linha de produção são instalados dentro de um recinto de proteção e a área dentro do recinto de proteção é monitorada pela disposição de detector de ponto de IR ou uma parte da disposição de detector de ponto de IR.

[016] Em algumas modalidades, o monitoramento do entorno da linha de produção é realizado por uma combinação da disposição de detector de ponto de IR e um ou mais detectores de trajeto aberto de IR que são capazes de detectar hidrocarbonetos, e um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR ou um detector de trajeto aberto de IR detecta a presença de hidrocarbonetos.

[017] Em algumas modalidades, a disposição de detector de ponto de IR é combinada com um ou mais grupos de detectores de trajeto aberto de IR que são capazes de detectar hidrocarbonetos e os grupos de trajeto aberto de IR operam de acordo com uma lógica de votação, e um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR ou um grupo de detectores de trajeto aberto de IR detecta a presença de hidrocarbonetos.

[018] Em algumas modalidades, a disposição de detector de ponto de IR é combinada com um ou mais detectores ultrassônicos.

[019] Em algumas modalidades, um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR detecta a presença de hidrocarbonetos ou um detector ultrassônico detecta um vazamento de gás.

[020] Em algumas modalidades, pelo menos um dentre os meios de resfriamento que resfriam os refrigerantes de estágio de compressão, os invólucros de resfriamento do reator de polimerização, o refrigerante pós-reator ou um refrigerante dentro da linha de reciclagem de gás de alta pressão é adicionalmente monitorado em relação a uma ocorrência de um vazamento de monômeros ou de mistura de reação no meio de resfriamento.

[021] Em algumas modalidades, ar é passado através do meio de resfriamento e, em seguida, transportado para um detector de ponto de IR capaz de detectar hidrocarbonetos.

[022] Em algumas modalidades, um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR ou o detector de ponto de IR que monitora o ar passado através do meio de resfriamento detecta a presença de hidrocarbonetos.

[023] Em algumas modalidades, pelo menos um dentre o preaque- cedor ou o pré-refrigerante, o reator de polimerização e o refrigerante pós-reator é composto de tubos de um comprimento de 5 m a 25 m os quais são unidos por flanges, diretamente ou por meio de curvas, e os flanges são cobertos por uma construção de chaminé, e o ar que sai da construção de chaminé é monitorado em relação à concentração de hi- drocarboneto por um ou mais detectores de trajeto aberto de IR ou por um detector de ponto de IR que é abastecido com ar que sai da construção de chaminé.

[024] Em algumas modalidades, o reator de polimerização é um reator tubular ou uma cascata de reatores que compreende um reator tubular e a linha de produção compreende um preaquecedor e um refrigerante pós-reator, e o preaquecedor, o reator de polimerização e o refrigerante pós-reator são compostos de tubos de um comprimento de 5 m a 25 m que são unidos por flanges, diretamente ou por meio de curvas, e os flanges são cobertos por uma construção de chaminé, e ar é transportado através da construção de chaminé, e o ar que sai da construção de chaminé é monitorado em relação à concentração de hidro- carboneto.

[025] Em algumas modalidades, um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR ou um detector de trajeto aberto de IR que monitora o ar que sai da construção de chaminé ou o detector de ponto de IR que monitora o ar que sai da construção de chaminé detecta a presença de hidrocarbone- tos.

[026] Em algumas modalidades, a válvula de controle de pressão é instalada dentro de um alojamento e o ar dentro do alojamento é monitorado em relação à concentração de hidrocarboneto por um detector de ponto de IR que é abastecido com ar de dentro do alojamento por uma linha de aspiração.

[027] Em algumas modalidades, um sistema de inundação à base de água é iniciado automaticamente em paralelo com o programa de liberação de pressão de emergência e o sistema de inundação à base de água fornece gotículas de um diâmetro em uma faixa de 25 μm a 20 mm para a área confinada quando um vazamento de monômeros ou mistura de reação é detectado e as gotículas são fornecidas com uma vazão mínima de 10 l/min por m2 de área confinada.

[028] Em algumas modalidades, um sistema de inundação à base de vapor é iniciado automaticamente em paralelo com o programa de liberação de pressão de emergência.

Breve descrição das figuras

[029] A Figura 1 mostra esquematicamente uma configuração para realizar o processo da presente revelação.

[030] A Figura 2 mostra esquematicamente uma disposição de construções de chaminé em uma seção de um reator tubular.

[031] A Figura 3 mostra esquematicamente um elemento de construção de chaminé que cobre um flange de um reator tubular.

Descrição detalhada da invenção

[032] Foi constatado que usando-se uma disposição de grupos de detectores de ponto de IR que são capazes de detectar hidrocarbone- tos, e os grupos de detectores de ponto de IR que operam de acordo com uma lógica de votação, é possível detectar rapidamente vazamentos em uma usina de polimerização de alta pressão devido ao fato de que o tempo de resposta dos detectores de ponto de IR é suficientemente curto. Consequentemente, é possível desligar a usina antes que quantidades significativas da mistura de reação sejam vazadas da parte de alta pressão da usina, e que o acúmulo de misturas de gás de hidro- carboneto/oxigênio maiores, possivelmente explosivas pode ser impedido. A esse respeito, o processo da presente revelação é muito confiável e não suscetível a alarmes falsos.

[033] A presente revelação descreve um processo para polimeri- zar ou copolimerizar monômeros etilenicamente insaturados em um reator de polimerização operado continuamente, o qual também pode ser uma combinação de reatores de polimerização, em temperaturas de 100°C a 350°C e pressões na faixa de 110 MPa a 500 MPa. A presente revelação se refere adicionalmente a um processo em que a polimeri- zação é realizada em uma linha de produção em que os monômeros são levados para a pressão de polimerização por um ou mais compressores em uma sequência de estágios de compressão, em que a mistura de gás comprimido é resfriada após cada estágio de compressão por um refrigerante de estágio de compressão, os monômeros comprimidos são, opcionalmente, passados através de um preaquecedor ou um pré- refrigerante e transferidos para o reator de polimerização que é, opcionalmente, resfriado por invólucros de resfriamento. Além disso, uma mistura de reação obtida pela polimerização sai do reator através de uma válvula de controle de pressão e é, opcionalmente, resfriada por um refrigerante pós-reator, a mistura de reação é separada em compo-nentes polimérico e gasoso em dois ou mais estágios, em que os com-ponentes gasosos separados em um primeiro estágio em uma pressão absoluta de 15 MPa a 50 MPa são reciclados para o um ou mais com-pressores por meio de uma linha de reciclagem de gás de alta pressão e os componentes gasosos separados em um segundo estágio em uma pressão absoluta na faixa de 0,1 a 0,5 MPa são reciclados para o primeiro estágio da sequência de estágios de compressão por meio de uma linha de reciclagem de gás de baixa pressão, e os componentes poliméricos obtidos pela polimerização são transformados em péletes.

[034] A polimerização de alta pressão é preferencialmente uma homopolimerização de etileno ou uma copolimerização de etileno com um ou mais outros monômeros, desde que esses monômeros sejam copolimerizáveis de modo radicalmente livre com etileno sob alta pressão. Exemplos de monômeros copolimerizáveis para uso na presente tecnologia são ácidos carboxílicos C3-C8 insaturados α,β, em particular, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido acrílico, ácido me- tacrílico e ácido crotônico, derivados de ácidos carboxílicos C3-C8 insa- turados α,β, por exemplo, ésteres carboxílicos C3-C15 insaturados, em particular, ésteres de alcanóis C1-C6, ou anidridos, em particular, meta- crilato de metila, metacrilato de etila, metacrilato de n-butila ou metacri- lato de terc-butila, acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de n-butila, acrilato de 2-etil-hexila, acrilato de terc-butila, anidrido metacrílico, ani- drido maleico ou anidrido itacônico, e 1-olefinas, como propeno, 1-bu- teno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno ou 1-deceno. Além disso, carboxi- latos de vinila, particular e preferencialmente, acetato de vinila, podem ser usados como comonômeros. Propeno, 1-buteno, 1-hexeno, ácido acrílico, acrilato de n-butila, acrilato de terc-butila, acrilato de 2-etil-he- xila, acetato de vinila ou propionato de vinila são particularmente adequados como comonômero.

[035] No caso de copolimerização, a proporção de comonômero ou comonômeros na mistura de reação é de 1 a 50% em peso, preferencialmente de 3 a 40% em peso, com base na quantidade de monô- meros, isto é, a soma de etileno e outros monômeros. Dependendo do tipo de comonômero, pode ser preferencial fornecer os comonômeros em mais de um ponto para a configuração de reator. Preferencialmente, os comonômeros são fornecidos ao lado de sucção do compressor se-cundário.

[036] Para os propósitos da presente revelação, polímeros ou materiais poliméricos são substâncias que são constituídas de pelo menos duas unidades de monômero. Os polímeros ou materiais poliméricos são preferencialmente polietilenos de baixa densidade que têm um peso molecular médio Mn de mais de 20.000 g/mol. O termo "polietileno de baixa densidade" inclui homopolímeros de etileno e copolímeros de eti- leno. O processo da presente revelação também pode ser empregado vantajosamente na preparação de oligômeros, ceras e polímeros que têm um peso molecular Mn de menos de 20.000 g/mol.

[037] O processo da presente revelação é, preferencialmente, uma polimerização de radical realizada na presença de iniciadores de polimerização de radical livre. Os possíveis iniciadores para iniciar a po- limerização nas respectivas zonas de reação são, em geral, quaisquer substâncias que possam produzir espécies de radical sob as condições no reator de polimerização, por exemplo, oxigênio, ar, compostos azo ou iniciadores de polimerização peroxídicos. Em uma modalidade preferencial da revelação, a polimerização é executada com o uso de oxigênio, fornecido na forma de O2 puro ou como ar. No caso de iniciar a polimerização com oxigênio, o iniciador é, normalmente, misturado primeiro com a alimentação de etileno e, em seguida, fornecido ao reator. Nesse caso, não apenas é possível fornecer um fluxo que compreende monômero e oxigênio ao começo do reator de polimerização, mas também para um ou mais pontos ao longo do reator para criar duas ou mais zonas de reação. A iniciação com o uso de peróxidos orgânicos ou compostos azo também representa uma modalidade preferencial da presente revelação. Exemplos de peróxidos orgânicos para uso na presente tecnologia são peroxiésteres, peroxicetais, peroxicetonas e pero xicarbonatos, por exemplo peroxidicarbonato de di(2-etilhexila), peroxi- dicarbonato de diciclohexila, peroxidicarbonato diacetila, peroxi-isopro- pilcarbonato de terc-butila, peroxidicarbonato de di-sec-butila, peróxido de di-terc-butila, peróxido de di-terc-amila, peróxido de dicumila, 2,5-di- metil-2,5-di-terc-butilperoxihexano, peróxido de terc-butila cumila, 2,5- dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hex-3-ina, monohidroperóxido de 1,3-di- isopropila ou hidroperóxido de terc-butila, peróxido de didecanoíla, 2,5-dimetil-2,5-di(2-etilhexanoilperoxi)hexano, peroxi-2-etilhexanoato de terc-amila, peróxido de dibenzoíla, peroxi-2-etilhexanoato de terc-bu- tila, peroxidietilacetato de terc-butila, peroxidietilisobutirato de terc-bu- tila, peroxi-3,5,5-trimetilhexanoato de terc-butila, 1,1-di(terc-butilperoxi)- 3,3,5-trimetilciclohexano, 1,1-di(terc-butilperoxi)ciclohexano, peroxiace- tato de terc-butila, peroxineodecanoato de cumila, peroxineodecanoato de terc-amila, peroxipivalato de terc-amila, peroxineodecanoato de terc- butila, permaleato de terc-butila, peroxipivalato de terc-butila, peroxi-iso- nonanoato de terc-butila, hidroperóxido de di-isopropilbenzeno, hidrope- róxido de cumeno, peroxibenzoato de terc-butila, hidroperóxido de metil isobutil cetona, 3,6,9-trietil-3,6,9-trimetil-triperoxociclononano e 2,2- di(terc-butilperoxi)butano. Azoalcanos (diazenos), ésteres azodicarboxí- licos, dinitrilas azodicarboxílicas, tais como azobisisobutironitrila, e hi- drocarbonetos que se decompõem em radicais livres e também são denominados como iniciadores C-C, por exemplo, derivados de 1,2-difenil- 1,2-dimetiletano e derivados de 1,1,2,2-tetrametiletano, também podem ser usados. É possível usar iniciadores individuais ou, preferencialmente, misturas de vários iniciadores. Uma faixa grande de iniciadores, em particular, peróxidos, está comercialmente disponível, por exemplo, os produtos de Akzo Nobel oferecidos sob os nomes comerciais Trigo- nox® ou Perkadox®.

[038] São iniciadores de polimerização peroxídica preferenciais 1,1- di(terc-butilperoxi)ciclohexano, 2,2-di(terc-butilperoxi)butano, peroxi-3,5,5- trimetilhexanoato de terc-butila, peroxibenzoato de terc-butila, 2,5-dimetil- 2,5-di(terc-butilperoxi)hexano, peróxido de terc-butila cumila, peróxido de di-terc-butila e 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hex-3-ina, e preferência particular é dada ao uso de peroxi-3,5,5-trimetilhexanoato terc-butila, di- (2-etilhexil)peroxidicarbonato ou peroxi-2-etilhexanoato de terc-butila.

[039] Os iniciadores podem ser empregados individualmente ou como uma mistura em concentrações de 0,1 mol/t a 50 mol/t de polieti- leno produzido, em particular, de 0,2 mol/t a 20 mol/t, em cada zona de reação. Em uma modalidade preferencial da presente revelação, o iniciador de polimerização de radical livre, que é fornecido a uma zona de reação, é uma mistura de pelo menos dois compostos azo diferentes ou peróxidos orgânicos. Caso tais misturas de iniciador sejam usadas, é preferencial que as mesmas sejam fornecidas a todas as zonas de reação. Não há limite para o número de iniciadores diferentes nessa mistura, no entanto, preferencialmente, as misturas são compostas de dois a seis e, em particular, de dois, três ou quatro iniciadores diferentes. Preferência particular é dada ao uso de misturas de iniciadores que têm temperaturas de decomposição diferentes.

[040] Frequentemente é vantajoso usar os iniciadores no estado dissolvido. Exemplos de solventes para uso na presente revelação são cetonas e hidrocarbonetos alifáticos, em particular octano, decano e isododecano e outros hidrocarbonetos C8-C25 saturados. As soluções compreendem os iniciadores ou misturas de iniciador em proporções de 2 a 65% em peso, preferencialmente, de 5 a 40% em peso e, particular e preferencialmente, de 8 a 30% em peso.

[041] Na polimerização de alta pressão, o peso molecular dos polímeros a serem preparados pode, como de costume, ser alterado através da adição de modificadores que atuam como agentes de transferência de cadeia. Exemplos de modificadores para uso na presente tecnologia são hidrogênio, hidrocarbonetos alifáticos e olefínicos, por exemplo, propano, butano, pentano, hexano, ciclohexano, propeno, 1- buteno, 1-penteno ou 1-hexeno, cetonas tais como acetona, metil etil cetona (2-butanona), metil isobutil cetona, metil isoamil cetona, dietil ce- tona ou diamil cetona, aldeídos tais como formaldeído, acetaldeído ou propionaldeído e álcoois alifáticos saturados tais como metanol, etanol, propanol, isopropanol ou butanol. É dada preferência particular à utilização de aldeídos alifáticos saturados, em particular, propionaldeído ou 1-olefinas, tais como propeno, 1-buteno ou 1-hexeno, ou hidrocarbone- tos alifáticos, tais como propano.

[042] A polimerização de alta pressão é realizada em pressões de 110 MPa a 500 MPa, sendo que pressões de 160 MPa a 350 MPa são preferenciais e pressões de 200 MPa a 330 MPa são particularmente preferenciais para a polimerização em um reator tubular e em que pressões de 110 MPa a 300 MPa são preferenciais e pressões de 120 MPa a 280 MPa são particularmente preferenciais para a polimerização em um reator de autoclave. As temperaturas de polimerização são na faixa de 100°C a 350°C e, preferencialmente, na faixa de 180°C a 340°C e, mais preferencialmente, de 200°C a 330°C para a pol imerização em um reator tubular e, preferencialmente, na faixa de 110°C a 320°C e, mais preferencialmente, de 120°C a 310°C para a polimeri zação em um reator de autoclave.

[043] A polimerização pode ser realizada com todos os tipos de reatores de alta pressão apropriados para polimerização de alta pressão. Reatores de alta pressão para uso na presente tecnologia são, por exemplo, reatores tubulares ou reatores de autoclave. De preferência, a polimeriza- ção é realizada em um ou mais reatores tubulares ou em um ou mais reatores de autoclave ou em combinações de tais reatores. Em modalidades particularmente preferenciais da presente revelação, o reator de polimeri- zação é um reator tubular.

[044] Os reatores de autoclave de alta pressão comuns são reatores agitados e têm uma razão entre comprimento e diâmetro em uma faixa de 2 a 30, preferencialmente, de 2 a 20. Tais reatores de autoclave têm uma ou mais zonas de reação, preferencialmente, de 1 a 6 zonas de reação e, mais preferencialmente, de 1 a 4 zonas de reação. O número de zonas de reação depende do número de defletores de agitador que separam as zonas misturadas individuais dentro do reator de autoclave. Em linhas de produção nas quais a polimerização ou a primeira polimerização é realizada em um reator de autoclave, isto é, em linhas de produção nas quais o único reator de polimerização é um reator de autoclave ou em linhas de produção nas quais o primeiro reator de uma cascata de reatores é um reator de autoclave, a mistura de reação que vem dos compressores é usualmente passada primeiro através de um pré-refrigerante antes de entrar no reator de autoclave.

[045] Os reatores tubulares apropriados são basicamente canos de parede espessa longos, que têm, normalmente, de cerca de 0,5 km a 4 km, preferencialmente, de 1 km a 3 km e, especialmente, de 1,5 km a 2,5 km de comprimento. O diâmetro interno dos canos é normalmente na faixa de cerca de 30 mm a 120 mm e, preferencialmente, de 60 mm a 100 mm. Tais reatores tubulares têm, preferencialmente, uma razão entre comprimento e diâmetro maior do que 1.000, preferencialmente, de 10.000 a 40.000 e, especialmente, de 25.000 a 35.000. Preferencialmente, o reator tubular é composto de tubos de um comprimento de 5 m a 25 m, mais preferencialmente de um comprimento de 10 m a 22 m, e especialmente de um comprimento de 15 m a 20 m. Os tubos individuais do reator tubular são, preferencialmente, unidos por flange. O tubo também pode ser unido por flange a uma curva, preferencialmente, a uma curva de 180°. Tais curvas de 180° têm, prefere ncialmente, um raio pequeno, isto é, têm, preferencialmente, uma razão R/do de 4 ou menos, em que “R” é o raio de curvatura da flexão e do é o diâmetro externo do tubo, para economizar o espaço. Em uma modalidade preferencial da presente revelação, os flanges são dispostos de modo que grupos de flanges sejam alinhados uns em cima dos outros. Preferencialmente, esse grupo de flanges é disposto um sobre o outro e tem pelo menos dois flanges, mais preferencialmente, de 3 a 100 flanges, e, sendo o mais preferencial, de 5 a 60 flanges.

[046] Os reatores tubulares preferenciais têm pelo menos duas zonas de reação, preferencialmente, de 2 a 6 zonas de reação e, mais preferencialmente, de 2 a 5 zonas de reação. O número de zonas de reação é determinado pelo número de pontos de alimentação para o iniciador. Esse ponto de alimentação pode ser, por exemplo, um ponto de injeção para uma solução de compostos azo ou peróxidos orgânicos. O iniciador fresco é adicionado ao reator, onde o iniciador se decompõe em radicais livres e inicia a polimerização adicional. O calor gerado da reação eleva a temperatura da mistura de reação, visto que é gerado mais calor do que pode ser removido através das paredes do reator tubular. A temperatura crescente aumenta a taxa de decomposição dos iniciadores de radical livre e acelera a polimerização até essencialmente todo o iniciador de radical livre ser consumido. Após isso, nenhum calor adicional é gerado e a temperatura diminui novamente, visto que a temperatura das paredes de reator é mais baixa do que aquela da mistura de reação. Consequentemente, a parte do reator tubular a jusante de um ponto de alimentação de iniciador no qual a temperatura sobe é a zona de reação, enquanto a parte após isso, na qual a temperatura diminui novamente, é predominantemente uma zona de resfriamento. A quantidade e a natureza de iniciadores de radical livre adicionados determinam quanto a temperatura sobe e permite, consequentemente, o ajuste daquele valor. Normalmente, a elevação de temperatura é ajustada para estar na faixa de 70°C a 170°C na primeira zona de reação e de 50°C a 130°C nas zonas de reação subsequentes dependendo d as especificações de produto e da configuração de reator. Preferencialmente, o reator tubular é equipado com invólucros de resfriamento para remover o calor da reação. Mais preferencialmente, todas as zonas reação do reator tubular são resfriadas por invólucros de resfriamento.

[047] A compressão da composição de gás de reação para a pressão de polimerização é realizada por um ou mais compressores em uma sequência de estágios de compressão, em que, preferencialmente, um compressor primário primeiro comprime a composição de gás de reação para uma pressão de 10 MPa a 50 MPa e um compressor secundário, o qual é algumas vezes designado como hipercompressor, comprime adicionalmente a composição de gás de reação para a pressão de poli- merização de 110 MPa a 500 MPa. Preferencialmente, o compressor primário e o compressor secundário são compressores de múltiplos estágios. É adicionalmente possível separar um ou mais estágios de um ou ambos esses compressores e dividir os estágios em compressores separados. No entanto, normalmente uma série de um compressor primário e um compressor secundário é usada para comprimir a composição de gás de reação para a pressão de polimerização. Nesses casos, algumas vezes o compressor primário inteiro é designado como o com-pressor primário. No entanto, também é comum designar o um ou mais primeiros estágios do compressor primário que comprime o gás de reciclagem do separador de produto de baixa pressão para a pressão da alimentação de etileno fresca, como o compressor de reforço e, então, apenas o um ou mais estágios subsequentes, como compressor primário, embora o compressor de reforço e os estágios subsequentes sejam todos parte de um aparelho. Após cada um dos estágios de compressão, a mistura de gás comprimido é resfriada por um refrigerante de estágio de compressão para remover o calor de compressão. Usualmente os refrigerantes de estágio de compressão são operados de uma forma tal que a temperatura das misturas de gás comprimido fique abaixo de 130°C.

[048] Em uma modalidade preferencial da presente revelação, a linha de produção compreende um preaquecedor a montante de um reator tubular para aquecer a composição de gás de reação para uma temperatura capaz de iniciar a polimerização. O preaquecedor é, preferencialmente, composto de tubos de um comprimento de 5 m a 25 m, mais preferencialmente, de um comprimento de 10 m a 22 m, e, especialmente, de um comprimento de 15 m a 20 m. Os tubos individuais do preaquecedor são, preferencialmente, unidos por flanges. O tubo também pode ser unido por flange a uma curva, preferencialmente, a uma curva de 180°. Tais curvas de 180° têm, preferencia lmente, um raio pequeno, isto é, têm, preferencialmente, uma razão R/do de 4 ou menos. Em uma modalidade preferencial da presente revelação, os flanges são dispostos de modo que grupos de flanges sejam alinhados uns em cima dos outros. Preferencialmente, esse grupo de flanges é disposto um sobre o outro e tem pelo menos dois flanges, mais preferencialmente, de 3 a 50 flanges e, sendo o mais preferencial, de 5 a 30 flanges.

[049] Em uma modalidade preferencial da presente revelação a composição de gás de reação inteira fornecida pelo compressor secundário é fornecida por meio de um preaquecedor à entrada do reator tubular. Em outra modalidade preferencial da presente revelação, apenas uma parte da composição de gás de reação comprimida pelo compressor secundário é fornecida por meio do preaquecedor à entrada do reator tubular e o restante da composição de gás de reação comprimida pelo compressor secundário é fornecida como um ou mais fluxos laterais ao reator tubular a jusante da entrada do reator tubular. Nessa configuração, preferencialmente, de 30 a 90% em peso, mais preferencialmente, de 40 a 70% em peso da composição de gás de reação fornecida pelo compressor secundário são fornecidos à entrada do reator tubular e de 10 a 70% em peso, mais preferencialmente, de 30 a 60% em peso da composição de gás de reação fornecida pelo compressor secundário são fornecidos como um ou mais fluxos laterais ao reator tubular a jusante da entrada do reator tubular.

[050] A linha de produção para realizar a polimerização da presente revelação compreende, além do reator de polimerização, duas ou mais linhas de reciclagem de gás para reciclar monômeros não reagidos no processo de polimerização. A mistura de reação obtida no reator de polimerização é transferida para um primeiro vaso de separação, frequentemente chamado de separador de produto de alta pressão, e separada em uma fração gasosa e uma fração líquida em uma pressão absoluta de 15 MPa a 50 MPa. A fração gasosa retirada do primeiro vaso de separação é fornecida por meio da linha de reciclagem de gás de alta pressão ao lado de sucção do compressor secundário. Na linha de reciclagem de gás de alta pressão, o gás é normalmente purificado por diversas etapas de purificação para remover componentes indesejáveis tais como polímero ou oligômeros arrastados. A fração líquida retirada do primeiro vaso de separação, que normalmente ainda compreende monômeros dissolvidos tais como etileno e comonômeros em uma quantidade de 20 a 40% em peso, é transferida para um segundo vaso de separação, frequentemente chamado de separador de produto de baixa pressão, e adicionalmente separada, em pressão reduzida, normalmente em uma pressão absoluta na faixa de 0,1 a 0,5 MPa, em componentes poliméricos e gasosos. A fração gasosa retirada do segundo vaso de separação é fornecida por meio da chamada linha de reciclagem de gás de baixa pressão ao compressor primário, preferencialmente, para o primeiro dos estágios. Ademais, a linha de reciclagem de gás de baixa pressão compreende normalmente diversas etapas de purificação para purificar o gás de componentes indesejáveis. A linha de produção pode adicionalmente compreender etapas de separação adicionais para separar frações gasosas adicionais das misturas de reação e linhas de reciclagem de gás adicionais para fornecer tais frações gasosas adicionais que compreendem monômeros não reagidos a um dos compressores, por exemplo, entre a primeira etapa de separação e a segunda etapa de separação que opera em uma pressão intermediária.

[051] Preferencialmente, o gás reciclado proveniente da linha de reciclagem de gás de baixa pressão é comprimido por primeiros estágios do compressor primário para a pressão da alimentação fresca de monômeros etilenicamente insaturados, preferencialmente, etileno e, depois disso, combinado com a alimentação de gás fresco e os gases combinados são comprimidos adicionalmente no compressor primário para a pressão de 10 MPa a 50 MPa. Preferencialmente, o compressor primário compreende cinco ou seis estágios de compressão, dois ou três antes de adicionar o gás fresco e dois ou três após adicionar o gás fresco. O compressor secundário tem preferencialmente dois estágios; um primeiro estágio, que comprime o gás de cerca de 30 MPa a cerca de 120 MPa, e um segundo estágio, que comprime adicionalmente o gás de cerca de 120 MPa até a pressão de polimerização final.

[052] A pressão dentro do reator de polimerização é, preferencialmente, controlada por uma válvula de controle de pressão, a qual é disposta na saída do reator de polimerização e através da qual a mistura de reação sai do reator. A válvula de controle de pressão pode ser qualquer disposição de válvula que seja adequada para reduzir a pressão da mistura de reação que sai do reator para a pressão dentro do primeiro vaso de separação.

[053] Em uma modalidade preferencial da presente revelação, a linha de produção compreende um refrigerante pós-reator a jusante do reator de polimerização para resfriar a mistura de reação. O refrigerante pós-reator pode ser disposto a montante da válvula de controle de pressão ou o refrigerante pós-reator pode ser disposto a jusante da válvula de controle de pressão. Preferencialmente, o refrigerante pós-reator é disposto a jusante da válvula de controle de pressão. O refrigerante pós- reator é, preferencialmente, composto de tubos de um comprimento de 5 m a 25 m, mais preferencialmente, de um comprimento de 10 m a 22 m, e, especialmente, de um comprimento de 15 m a 20 m. Os tubos individuais do reator tubular são preferencialmente unidos por flanges. O tubo também pode ser unido por flange a uma curva, preferencialmente, a uma curva de 180°. Tais curvas de 180° têm , preferencialmente, um raio pequeno, isto é, têm, preferencialmente, uma razão R/do de 4 ou menos. Em uma modalidade preferencial da presente revelação, os flanges são dispostos de modo que grupos de flanges sejam alinhados uns em cima dos outros. Preferencialmente, esse grupo de flanges é disposto um sobre o outro e tem pelo menos dois flanges, mais preferencialmente, de 3 a 80 flanges e, sendo o mais preferencial, de 5 a 60 flanges.

[054] Os componentes poliméricos obtidos pela polimerização são, por fim, transformados em péletes, normalmente por aparelhos como extrusoras ou granuladores.

[055] A Figura 1 mostra esquematicamente uma configuração de uma linha de produção para polimerizar monômeros etilenicamente in- saturados em uma linha de produção que compreende um reator de polimerização tubular operado continuamente.

[056] O etileno fresco, que está normalmente sob uma pressão de 1,7 MPa, é primeiramente comprimido para uma pressão de cerca de 30 MPa por meio de um compressor primário (1) e, então, comprimido para a pressão de reação de cerca de 300 MPa com o uso de um compressor secundário (2). Agentes de transferência de cadeia (CTA) podem ser adicionados ao compressor primário (1) juntamente com o eti- leno fresco. Comonômero pode ser adicionado a montante do compressor secundário (2) por meio da linha (3). A mistura de reação proveniente do compressor primário (2) é fornecida ao preaquecedor (4), onde a mistura de reação é preaquecida para a temperatura inicial de reação de cerca de 120°C a 220°C e, então, transportada pa ra a entrada (5) do reator tubular (6).

[057] O reator tubular (6) é basicamente um cano longo de parede espessa com invólucros de resfriamento para remover o calor liberado de reação da mistura de reação por meio de um circuito de resfriamento (não mostrado).

[058] O reator tubular (6) mostrado na Figura 1 tem quatro pontos de injeção de iniciador separados espacialmente (7a), (7b), (7c) e (7d) para fornecer os iniciadores ou misturas de iniciador PX1, PX2, PX3 e PX4 ao reator e também, consequentemente, quatro zonas de reação. Fornecendo-se iniciadores de radical livre adequados, os quais se decompõem à temperatura da mistura de reação, ao reator tubular, a reação de polimerização é iniciada.

[059] A mistura de reação deixa o reator tubular (6) através da válvula de controle de pressão (8) e passa por um refrigerante pós-reator (9). Depois disso, o polímero resultante é separado do etileno não reagido e de outros compostos de baixo peso molecular (monômeros, oli- gômeros, polímeros, aditivos, solvente, etc.) por meio de um primeiro vaso de separação (10) e um segundo vaso de separação (11), descarregado e peletizado por meio de uma extrusora e um granulador (12).

[060] O etileno e os comonômeros que foram separados no primeiro vaso de separação (10) são fornecidos de volta à extremidade de entrada do reator de tubo (6) no circuito de alta pressão (13) em 30 MPa. No circuito de alta pressão (13), o material gasoso separado da mistura de reação é primeiramente liberado de outros constituintes em pelo menos um estágio de purificação e, então, adicionado ao fluxo de monômero entre o compressor primário (1) e o compressor secundário (2). A Figura 1 mostra um estágio de purificação que consiste em um trocador de calor (14) e um separador (15). No entanto, é possível usar uma pluralidade de estágios de purificação. O circuito de alta pressão (13) usualmente separa ceras.

[061] O etileno que foi separado no segundo vaso de separação (11), que compreende adicionalmente, entre outros, a maior parte dos produtos de baixo peso molecular da polimerização (oligômeros) e do solvente, é trabalhado no circuito de baixa pressão (16) a uma pressão absoluta de cerca de 0,1 a 0,5 MPa em uma pluralidade de separadores com um trocador de calor que é instalado entre cada um dos separadores. A Figura 1 mostra dois estágios de purificação que consistem em trocadores de calor (17) e (19) e separadores (18) e (20). No entanto, também é possível usar apenas um estágio de purificação ou, preferencialmente, mais de dois estágios de purificação. O circuito de baixa pressão (16) separa, usualmente, óleos e ceras.

[062] O etileno que passou pelo circuito de baixa pressão (16) é fornecido a um compressor de reforço (21), comprimido para uma pressão de cerca de 4 MPa e, em seguida, transportado para o compressor primário (1). O compressor de reforço (21) e o compressor primário (1) são, preferencialmente, parte de um compressor de baixa pressão, isto é, de um aparelho acionado por um motor. As misturas de gás comprimidas nos estágios individuais do compressor de reforço (21), do compressor primário (1) e do compressor secundário (2) são resfriadas após cada estágio por trocadores de calor (22), (23), (24), (25), (26), (27), e (28).

[063] Configurações diferentes para um reator de polimerização tubular de acordo com a presente revelação, naturalmente, também são possíveis. Pode ser vantajoso adicionar os monômeros não apenas na entrada do tubo de reator, mas fornecer os monômeros, preferencialmente resfriados, em uma pluralidade de pontos diferentes do reator. Isso é realizado com particular preferência no início das zonas de reação adicionais e, especialmente, caso oxigênio ou ar seja usado como iniciador, o qual é usualmente adicionado à alimentação de monomer no compressor primário.

[064] O processo da presente revelação é distinguido pelo fato de que compreende uma etapa de monitorar o entorno da linha de produção em relação a uma ocorrência de um vazamento de monômeros ou de mistura de reação por uma disposição de detectores de ponto de IR. Essa disposição inclui pelo menos três grupos de detectores de ponto de IR que são capazes de detectar hidrocarbonetos.

[065] Os detectores de IR são sensores espectroscópicos que são frequentemente usados como detectores de gás. Os detectores de IR operam com o princípio de que radiação infravermelha (IR) de um certo comprimento de onda é absorvida de modo diferente por materiais diferentes tais como gases diferentes. Gases de hidrocarboneto são, especialmente, adequados para serem monitorados por medição IR devido a uma forte absorção de IR em comprimentos de onda na faixa de 3.000 a 2.750 cm-1. Em relação a detectores catalíticos, detectores de IR têm as vantagens de que os mesmos são mais rápidos para detectar mudanças na concentração de hidrocarboneto e os mesmos não se tornam saturados em concentrações altas de hidrocarboneto. Os detectores de IR comumente incluem uma fonte (lâmpada) de infravermelho, um filtro óptico que transmite seletivamente radiação IR de comprimentos de onda diferentes e um detector de infravermelho. Radiação IR de um comprimento de onda que é específico para o material a ser detectado é dirigida através de uma amostra em direção ao detector, o qual mede a atenuação, tipicamente em relação a um feixe de referência sem absorção. Tais detectores de IR são frequentemente usados para medir concentrações de gás.

[066] Para detectar gases combustíveis, dois tipos de detectores de IR são comumente empregados, detectores de ponto de IR e detectores de trajeto aberto de IR. Os detectores de ponto de IR medem a atenuação de radiação IR dentro de uma câmara de amostra que está localizada dentro do detector de ponto de IR. Os detectores de trajeto aberto de IR têm fonte e detector de infravermelho separados e o feixe de radiação IR se desloca tipicamente de uns poucos metros até umas poucas centenas de metros antes de alcançar o detector de IR.

[067] De acordo com o processo da presente revelação, o monitoramento do entorno da linha de produção ocorre por detectores de ponto de IR que são dispostos em grupos e pelo menos três desses grupos de detectores de ponto de IR são empregados para o monitoramento. Preferencialmente, o monitoramento do entorno da linha de produção é realizado com de 3 a 50 grupos de detectores de ponto de IR, mais preferencialmente, de 4 a 30 grupos de detectores de ponto de IR e, especialmente, de 6 a 20 grupos de detectores de ponto de IR, que formam uma disposição de detector de ponto de IR. Cada um dos grupos de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR opera de acordo com uma lógica de votação e um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado quando um dos grupos de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR detecta a presença de hidrocarbonetos.

[068] Cada um dos grupos de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR compreende pelo menos dois detectores de ponto de IR, preferencialmente, de 2 a 20 detectores de ponto de IR e, especialmente, de 2 a 10 detectores de ponto de IR.

[069] De acordo com a presente revelação, operar um grupo de detectores de IR de acordo com uma lógica de votação significa que para iniciar o programa de liberação de pressão de emergência, pelo menos um número predefinido de detectores de IR do respectivo grupo de detectores de IR tem que detectar hidrocarbonetos. Preferencialmente, esse número predefinido é dois. Isso significa para um grupo de detectores de IR que tem dois detectores, que ambos os detectores de IR têm que detectar a presença de hidrocarbonetos a fim de que o programa de liberação de pressão de emergência seja iniciado; esse grupo opera, consequentemente, de acordo com uma lógica dois de dois (2oo2). Para um grupo de detectores de ponto de IR que opera de acordo com uma lógica 2oo2, os detectores de ponto de IR são, preferencialmente, dispostos próximos entre si de uma forma que a distância entre os dois detectores de ponto de IR seja no máximo 3 metros. Para um grupo de detectores de IR que tem três detectores, isso significa que pelo menos dois dos três detectores de IR têm que detectar a presença de hidrocarbonetos a fim de que o programa de liberação de pressão de emergência seja iniciado; esse grupo opera, consequentemente, de acordo com uma lógica dois de três (2oo3). Para um grupo de detectores de IR que tem N detectores, isso significa que pelo menos dois de N detectores de IR têm que detectar a presença de hidrocarbonetos a fim de que o programa de liberação de pressão de emergência seja iniciado; e o grupo opera, con-sequentemente, de acordo com uma lógica dois de N (2ooN). Em caso de grupos maiores de detectores de ponto de IR, é adicionalmente possível operar com uma lógica 3ooN, uma 4ooN ou uma XooN.

[070] Detectar a presença de hidrocarbonetos significa no contexto da presente revelação que a concentração de hidrocarbonetos medida sobe acima de um valor limiar predefinido. Esse valor limiar pode, preferencialmente, ser uma certa proporção do limite explosivo inferior (LEL), isto é, a concentração mais baixa de um gás ou um vapor no ar capaz de produzir um incêndio na presença de uma fonte de ignição. Um valor limiar adequado pode, por exemplo, ser 20% de LEL. Isso significa, para um grupo de detectores de ponto de IR que opera de acordo com uma lógica de votação 2ooN, que o programa de liberação de pressão de emergência é iniciado quando o segundo detector de ponto de IR do grupo de detectores de ponto de IR mede uma concentração de hidrocarboneto acima de 20% de LEL.

[071] O programa de liberação de pressão de emergência iniciado pelo processo da presente revelação é, preferencialmente, um procedimento pré-implantado no qual a usina de polimerização toda ou apenas partes da usina de polimerização são despressurizadas ou parcialmente despressurizadas e o processo de polimerização é interrompido. Para liberar o conteúdo do reator que inclui preaquecedor ou pré-refrigerante e refrigerante pós-reator e o conteúdo do compressor secundário que inclui linha de reciclagem de gás de alta pressão e separador de produto de alta pressão para a atmosfera, a linha de produção é equipada com uma ou mais válvulas de liberação de pressão de emergência. Essas válvulas de liberação de pressão de emergência são, preferencialmente, instaladas ao longo de um reator tubular ou na linha de reciclagem de gás de alta pressão ou tanto ao longo de um reator tubular quanto na linha de reciclagem de gás de alta pressão. A despressurização do reator de polimerização pode ocorrer por meio da uma ou mais válvulas de liberação de pressão de emergência ou por meio da válvula de controle de pressão ou de uma combinação de válvulas de liberação de pressão de emergência e de válvula de controle de pressão. Preferencialmente, a despressurização do reator de polimerização ocorre por meio da uma ou mais válvulas de liberação de pressão de emergência.

[072] De acordo com uma modalidade preferencial da presente revelação, o reator de polimerização e, opcionalmente, partes adicionais da linha de produção são instalados dentro de um recinto de proteção. Esse recinto de proteção, o qual é, usualmente, construído de concreto e é, frequentemente, chamado um "compartimento de reator", circunda o reator de polimerização e outras partes da linha de produção que são submetidas a uma alta pressão, por motivo de segurança. O recinto de proteção protege as circunjacentes, entre outros, contra sobrepressão, radiações e efeitos de mísseis em caso da ignição de uma liberação acidental de etileno ou outros hidrocarbonetos. Tais recintos de proteção são, preferencialmente, lugares a céu aberto. Preferencialmente, a área dentro do recinto de proteção é monitorada pela disposição de detector de ponto de IR ou por uma parte da disposição de detector de ponto de IR. O recinto de proteção aumenta adicionalmente a confiabilidade da disposição de detector de ponto de IR devido ao fato de que o recinto protege os detectores de ponto de IR de interações atmosféricas tais como ventos fortes e o recinto limita adicionalmente o tamanho de uma nuvem de gás em desenvolvimento.

[073] Os detectores de ponto de IR da disposição de detectores de ponto de IR podem ser posicionados em qualquer disposição adequada. Em uma modalidade preferencial da presente revelação, o posicionamento dos detectores de ponto de IR tem como base cálculos de cenários de vazamento diferentes. Isso permite que uma detecção tão rápida quanto possível seja obtida por um número mínimo de detectores de ponto de IR.

[074] A disposição de detectores de ponto de IR pode não apenas ser empregada para monitorar o entorno da linha de produção, e, pre-ferencialmente, para o entorno da linha de produção dentro de um recinto de proteção, mas também para monitorar o entorno dos compressores.

[075] Preferencialmente, o monitoramento do entorno da linha de produção é realizado por uma combinação da disposição de detector de ponto de IR de acordo com a presente revelação e um ou mais detectores de trajeto aberto de IR que são capazes de detectar hidrocarbonetos. Em uma modalidade preferencial da presente revelação, o monitoramento adicional ocorre por detectores de trajeto aberto de IR individuais. O programa de liberação de pressão de emergência é, em seguida, iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR que opera de acordo com uma lógica de votação ou um dos detectores de trajeto aberto de IR detecta a presença de hidro- carbonetos. Em outra modalidade preferencial da presente revelação, o monitoramento adicional ocorre por grupos de detectores de trajeto aberto de IR e os grupos de detectores de trajeto aberto de IR operam de acordo com uma lógica de votação. O programa de liberação de pressão de emergência é, em seguida, iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR que opera de acordo com uma lógica de votação ou um grupo de detectores de trajeto aberto de IR que opera de acordo com uma lógica de votação detecta a presença de hidrocarbonetos.

[076] Os detectores de trajeto aberto de IR ocasionam a vantagem que o trajeto de detecção de IR pode ser estendido até umas poucas centenas de metros e, consequentemente, os detectores de trajeto aberto de IR são adequados especialmente para detectar nuvens de gás dispersas. Os detectores de trajeto aberto de IR são empregados, preferencialmente, para monitorar áreas dentro de um recinto de proteção ou para monitorar áreas muito grandes.

[077] De acordo com uma modalidade preferencial adicional da presente revelação, o monitoramento do entorno da linha de produção é realizado por uma combinação da disposição de detector de ponto de IR e um ou mais detectores ultrassônicos. Também é preferencial realizar o monitoramento do entorno da linha de produção por uma combinação da disposição de detector de ponto de IR, um ou mais detectores ultrassônicos e um ou mais detectores de trajeto aberto de IR que são capazes de detectar hidrocarbonetos. Detectores ultrassônicos são sensores que medem o som que é emitido por vazamento de gás pressurizado. Esse ruído é criado usualmente quando a diferença de pressão entre o gás pressurizado e o entorno é mais do que 0,7 MPa.

[078] Detectores ultrassônicos têm a vantagem de que os mesmos são muito rápidos uma vez que o sinal medido se desloca pela velocidade do som. No entanto, sons ultrassônicos também podem ser criados por outras fontes. Assim, de acordo com uma modalidade preferencial da presente revelação, a disposição de detector de ponto de IR é empregada para iniciar automaticamente o programa de liberação de pressão de emergência enquanto os detectores ultrassônicos são usados para fornecer um sinal de alarme. Os detectores ultrassônicos também podem, no entanto, ser instalados em uma linha de produção de uma forma que os mesmos indiquem de modo confiável vazamento de gases combustíveis. Assim, de acordo com outra modalidade preferencial da presente revelação, um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR detecta a presença de hidrocarbonetos ou um detector ultrassônico detecta um vazamento de gás. Detectores ultrassônicos podem ser, especialmente, empregados para monitorar o entorno dos compressores ou para monitorar tubulações não revestidas tais como linhas de abastecimento para trazer etileno para a linha de produção.

[079] De acordo com uma modalidade preferencial adicional da presente revelação, além de monitoramento do entorno da linha de produção pela disposição de detector de ponto de IR e, opcionalmente, por sensores adicionais, pelo menos um dentre os meios de resfriamento que resfriam os refrigerantes de estágio de compressão, os invólucros de resfriamento do reator de polimerização, o refrigerante pós-reator ou um refrigerante dentro da linha de reciclagem de gás de alta pressão ou de baixa pressão é monitorado em relação a uma ocorrência de um vazamento de monômeros ou de mistura de reação no meio de resfriamento. Preferencialmente, todos esses meios de resfriamento são monitorados em relação a uma ocorrência de um vazamento de monôme- ros ou de mistura de reação no meio de resfriamento. Preferencialmente, o monitoramento do meio de resfriamento ocorre passando-se ar através do meio de resfriamento e, depois disso, transportando-se o ar para um detector de ponto de IR capaz de detectar hidrocarbonetos. Consequentemente, de acordo com uma modalidade preferencial da presente revelação, um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR detecta a presença de hidrocarbonetos ou o detector de ponto de IR que monitora o ar passado através do meio de resfriamento detecta a presença de hidrocar- bonetos.

[080] Como a solubilidade de etileno em água é muito baixa, vazamentos para o meio de resfriamento formarão pequenas bolhas de gás dentro do fluxo de refrigerante. Preferencialmente, o sistema de meio de resfriamento é projetado de uma forma que tais bolhas sejam coletadas em regiões designadas. Por exemplo, uma seção tubulação de refrigerante horizontal é equipada com um encaixe em T que é introduzido de uma maneira tal que um braço do encaixe aponte para cima para que as bolhas gás subam nessa seção. O meio de resfriamento dessa região é transportado, preferencialmente, para equipamento que permite a passagem de ar através do meio de resfriamento, por exemplo, uma pequena coluna de separação. O ar que passa o meio de resfriamento transporta etileno para longe do meio de resfriamento e uma amostra do ar é, em seguida, levada para um detector de ponto de IR. Em uma modalidade preferencial da presente revelação, amostragem de meio de resfriamento, amostragem de ar e monitoramento são realizados de modo redundante, isto é, mais do que uma amostra de meio de resfriamento é tomada e passada por ar e cada uma dessas amostras de ar é transportada para um detector de ponto de IR diferente. Quando a amostragem é realizada de modo redundante, é preferencial que os detectores de ponto de IR para monitorar as amostras de ar operem de acordo com uma lógica de votação.

[081] É adicionalmente possível monitorar o meio de resfriamento de sistemas de resfriamento que operam em pressão ambiente com o uso de uma construção de capela de exaustão acima de partes abertas de sistemas de resfriamento tais como linhas de retorno de meio de resfriamento abertas. O ar acima da parte aberta do sistema de resfriamento, o qual pode compreender etileno vazado, é, preferencialmente, transportado por convecção natural para um detector. Dependendo da diluição do etileno no ar, esse detector pode ser um detector de ponto de IR ou um Detector de Ionização de Chama (FID).

[082] De acordo com uma modalidade preferencial da presente revelação, pelo menos um dentre o preaquecedor ou o pré-refrigerante, o reator de polimerização e o refrigerante pós-reator é composto de tubos de um comprimento de 5 m a 25 m que são unidos por flanges, diretamente ou por meio de curvas, e os flanges são cobertos por uma construção de chaminé, e em que ar é transportado através da construção de chaminé e o ar que sai da construção de chaminé é monitorado em relação à concentração de hidrocarboneto. Preferencialmente, o reator de polimerização é um reator tubular ou uma cascata de reatores que compreende um reator tubular e a linha de produção compreende um preaquecedor e um refrigerante pós-reator, e o preaquecedor, o reator de polimerização e o refrigerante pós-reator são compostos de tubos de um comprimento de 5 m a 25 m que são unidos por flanges, diretamente ou por meio de curvas, e os flanges são cobertos por uma construção de chaminé. Também é preferencial que o reator de polimerização seja um reator de autoclave ou uma cascata de reatores de autoclave e a linha de produção compreenda um pré-refrigerante ou um refrigerante pós-reator ou um pré-refrigerante e um refrigerante pós-reator, e o pré- refrigerante ou o refrigerante pós-reator ou o pré-refrigerante e o refri-gerante pós-reator sejam compostos de tubos de um comprimento de 5 m a 25 m que são unidos por flanges, diretamente ou por meio de curvas, e os flanges sejam cobertos por uma construção de chaminé. Ar é transportado através da construção de chaminé e o ar que sai da construção de chaminé é monitorado em relação à concentração de hidro- carboneto por um ou mais detectores de trajeto aberto de IR ou por um detector de ponto de IR que é abastecido com ar que sai da construção de chaminé.

[083] Preferencialmente, todos os flanges da linha de produção são cobertos por uma construção de chaminé. É possível que cada um dos flanges seja coberto por uma construção de chaminé separada. Preferencialmente, pelo menos 50% das construções de chaminé cobrem dois ou mais flanges e, mais preferencialmente, cada construção de chaminé cobre dois ou mais flanges. É especialmente preferencial que cada construção de chaminé cubra de 2 a 100 flanges, mais preferencialmente, de 3 a 80 flanges e, especialmente, de 5 a 60 flanges. Preferencialmente, um grupo de flanges, que são dispostos um sobre o outro, é coberto por uma construção de chaminé. Preferencialmente, a construção de chaminé é orientada verticalmente com aberturas no fundo e no topo e o ar, que é aquecido pelos flanges quentes, pode subir por convecção natural e sair da construção de chaminé no topo. Também é possível que uma construção de chaminé tenha duas ou mais "pernas" que cobrem grupos de flanges dispostos verticalmente e, acima do mais alto dos flanges cobertos, as "pernas" convergem para uma chaminé.

[084] A construção de chaminé pode ter qualquer forma adequada que encerre os flanges e permita o transporte de gás através da construção. Preferencialmente, as chaminés da construção de chaminé são estruturas fechadas; no entanto, também é possível que a construção de chaminé não tenha apenas uma abertura para que o ar entre e uma abertura para que o ar saia da construção de chaminé, mas a construção de chaminé também não seja fechada em um lado, por exemplo, tenha um formato de U e seja aberta para uma parede adjacente caso os flanges sejam dispostos próximos a essa parede.

[085] Como os flanges têm uma temperatura superior ao ar que vem do ambiente, o ar é aquecido e sobe por convecção natural. Quanto mais cedo o gás vazado alcança um detector mais curto é o período de tempo para detectar um vazamento. Em uma modalidade preferencial da presente revelação, as paredes da construção de chaminé são isoladas a fim de minimizar perdas de calor para o exterior e maximizar a velocidade de subida do ar.

[086] Uma possibilidade adicional para transportar gás através de uma estrutura fechada é usar ventiladores ou sopradores. Isso permite a instalação de construções de chaminé que não são orientadas verticalmente. Preferencialmente, no entanto, convecção natural ou convecção natural em combinação com ventiladores ou sopradores é empregada para transportar o ar através das construções de chaminé e as construções de chaminé são orientadas verticalmente. Quando se usa ventiladores ou sopradores para transportar o ar ou suportar a convecção natural, situações em que a quantidade de ar soprado através das construções de chaminé é tão grande que gás vazado é tão diluído que a concentração permanece abaixo o limite de detecção devem ser evitadas.

[087] A Figura 2 mostra uma disposição preferencial de construções de chaminé na qual em uma seção (50) de um reator tubular, cinco pares de tubos (51) são dispostos uns em cima dos outros e conectados por curvas (52). Essa seção (50) do reator tubular é conectada com outras partes do reator por tubos (53). Os flanges (54) são dispostos uns em cima dos outros e cobertos por três construções de chaminé (55) que são abertas no fundo (56) e no topo (57) e nas quais ar é transportado por convecção natural e sai das construções de chaminé (55) no topo (57).

[088] A construção de chaminé tem o propósito de guiar gás vazado para um sistema de detecção gás e minimizar a diluição da nuvem de gás vazado. Assim, quanto menos espaço houver entre os flanges e as paredes de chaminé, mais alta é a concentração de etileno no ar ascendente. Uma concentração alta do gás a ser detectada é favorável devido ao fato de que um limiar de detecção será ultrapassado mais rapidamente do que para uma nuvem de gás mais diluída. Portanto, um projeto de chaminé que corresponde os flanges com muita proximidade sem obstruir o fluxo ascendente é preferencial.

[089] A Figura 3 mostra um projeto preferencial de um elemento de construção de chaminé (60) para um flange com um volume interno minimizado. O elemento de construção de chaminé (60) tem uma forma cilíndrica e cobre um flange (61) para conectar dois tubos (62). O elemento de construção de chaminé (60) tem duas paredes laterais (63) em que cada uma tem uma abertura redonda do diâmetro dos tubos (62) para que os tubos (62) passem. O elemento de construção de chaminé (60) tem adicionalmente uma abertura retangular (64) no fundo e uma abertura retangular (65) no topo. O elemento de construção de chaminé (60) pode ser conectado a elementos de construção idênticos dispostos no topo ou abaixo por elementos de conexão retangulares (66) que encaixam nas aberturas (64) e (65). Ar pode entrar no elemento de construção de chaminé (60) por baixo, sair do elemento de construção de chaminé (60) através da abertura (64) e pode transportar por convecção natural através de elementos de conexão (66) em elementos de construção de chaminé adicionais possivelmente instalados acima.

[090] Para monitorar o ar que sai da construção de chaminé em relação à concentração de hidrocarboneto, é preferencial que o ar seja monitorado por um ou mais detectores de trajeto aberto de IR ou por um detector de ponto de IR.

[091] Quando se usa detectores de trajeto aberto de IR para monitorar o ar que sai da construção de chaminé, é possível que cada construção de chaminé seja equipada com um ou mais detectores de trajeto aberto de IR designados para monitorar apenas ar que sai de uma construção de chaminé. Preferencialmente, os detectores de trajeto aberto de IR são dispostos de uma forma que cada detector de trajeto aberto de IR monitore ar que sai de mais do que uma construção de chaminé. Mais preferencialmente, os detectores de trajeto aberto de IR são dispostos em uma formação matricial na qual pelo menos 50% dos detectores de trajeto aberto de IR monitoram ar que sai de duas ou mais construções de chaminé e cada fluxo de ar que sai de uma construção de chaminé é monitorado por pelo menos três detectores de trajeto aberto de IR. Isso permite operar os detectores de trajeto aberto de IR que monitoram uma construção de chaminé de acordo com uma lógica de votação.

[092] Empregar detectores de trajeto aberto de IR para monitorar o ar que sai da construção de chaminé proporciona a vantagem de que é altamente provável que um vazamento seja detectado mesmo se a chaminé for danificada, por exemplo, por um vazamento grande com gás que escapa em uma velocidade alta. Isso é assim devido ao fato de que os detectores de trajeto aberto de IR não apenas medem as áreas acima das saídas das construções de chaminé, mas ao longo do trajeto de detecção completo e uma grande nuvem de gás que vem de uma construção de chaminé danificada tem uma alta probabilidade de cruzar esse trajeto.

[093] Outra opção para monitorar o ar que sai de uma construção de chaminé é empregar um detector de ponto de IR. Preferencialmente, o detector de ponto de IR é abastecido por uma linha de aspiração, com ar que vem de uma localização próxima à abertura através da qual o ar sai da construção de chaminé. Uma linha de aspiração é o equipamento que transporta ar de uma posição específica para um detector tal como um detector de ponto de IR. Preferencialmente, o ar é transportado através da linha de aspiração por um ejetor ou qualquer outro tipo de bomba adequada. Também é possível empregar um detector de ponto de IR para monitorar duas ou mais construções de chaminé. É possível combinar duas ou mais linhas de aspiração e monitorar o ar combinado em relação à concentração de hidrocarboneto. É adicionalmente possível monitorar o ar que vem de duas ou mais linhas de aspiração subsequentemente. Então, pode ser usado um multiplexador que comuta em intervalos predefinidos entre as linhas de aspiração que vêm de construções de chaminés diferentes. Empregar uma linha de aspiração para abastecer o detector de ponto de IR com ar que vem da construção de chaminé tem a vantagem de que o ar é resfriado antes de chegar ao detector de ponto de IR. Em uma modalidade preferencial da presente revelação, as linhas de aspiração são equipadas com separadores de água para remover água, a qual pode ter sido introduzida por condensação ou resfriamento de vazamento de água, do ar antes do ar chegar ao detector de ponto de IR.

[094] Assim, de acordo com uma modalidade preferencial adicional da presente revelação, um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR ou um detector de trajeto aberto de IR que monitora o ar que sai da construção de chaminé ou o detector de ponto de IR que monitora o ar que sai da construção de chaminé detecta a presença de hidrocarbonetos.

[095] Preferencialmente, a válvula de controle de pressão é instalada dentro de um alojamento e o ar dentro do alojamento é monitorado em relação à concentração de hidrocarboneto por um detector de ponto de IR que é abastecido com ar de dentro do alojamento por uma linha de aspiração. A válvula de controle de pressão é o equipamento de uma linha de produção de alta pressão que é submetido à maior parte da tensão. A queda de pressão da pressão do reator para a pressão no refrigerante pós-reator ou no separador de produto de alta pressão é quase completamente realizada nessa válvula. As vedações dessas válvulas são propensas a vazamentos e podem, dessa forma, provocar um fogo. Como esse vazamento de uma vedação de válvula de controle é bastante pequeno, a válvula de controle de pressão é, preferencialmente, incorporada em um alojamento tal como um isolamento de luz que é fixado a um sistema de aspiração. A linha de aspiração do sistema de aspiração, preferencialmente, transporta ar do alojamento válvula de controle de pressão para um detector de ponto de IR. Quando esse vazamento relativamente pequeno é detectado, um alarme na sala de controle pode ser dado e a usina pode ser desligada manualmente ou iniciando-se um programa de liberação de pressão de emergência automatizado.

[096] Em uma modalidade preferencial adicional da presente revelação, as válvulas de liberação de pressão de emergência são instaladas dentro de um alojamento tal como um isolamento de luz e o ar dentro do alojamento é monitorado em relação à concentração de hidrocar- boneto por um sistema de aspiração que compreende uma linha de aspiração que transporta ar a do alojamento de válvulas de liberação de pressão de emergência para um detector de ponto de IR. Quando hidro- carboneto no ar que vem de um alojamento de válvulas de liberação de pressão de emergência é detectado, um alarme na sala de controle pode ser dado e a usina pode ser desligada manualmente ou iniciando- se um programa de liberação de pressão de emergência automatizado.

[097] É adicionalmente preferencial que o entorno de equipamento para transformar os componentes poliméricos obtidos pela polimeriza- ção em péletes, tais como extrusoras ou granuladores, seja monitorado por detectores de ponto de IR, opcionalmente, em combinação com detectores de trajeto aberto de IR. Isso permite para fechar a válvula de alimentação da extrusora e desligar a extrusora quando detectar a presença de hidrocarbonetos. Preferencialmente, mais do que um detector de ponto de IR é usado e os detectores de ponto de IR operam de acordo com uma lógica de votação.

[098] Em uma modalidade preferencial da presente revelação um sistema de inundação à base de água é iniciado automaticamente dentro da área confinada pelo recinto de proteção quando um vazamento de monômeros ou de mistura de reação é detectado. O sistema de inundação à base de água fornece para a área confinada gotículas que têm um diâmetro em uma faixa de 25 μm a 20 mm com uma vazão mínima de 10 l/min por m2 de área confinada. Isso significa que a quantidade de liquido fornecida por essas gotículas que têm um diâmetro na faixa de 25 μm a 20 mm é pelo menos 10 l/min por m2 de área confinada. Preferencialmente, o sistema de inundação à base de água fornece gotículas de água eficazes que têm um diâmetro na faixa de 200 μm a 5 mm e, mais preferencialmente, gotículas de água eficazes que têm um diâmetro na faixa de 300 μm a 4 mm.

[099] Preferencialmente, a vazão mínima das gotículas de água eficazes é 14 l/min por m2 de área confinada e mais preferencialmente, 18 l/min por m2 de área confinada.

[0100] Para obter uma distribuição uniforme das gotículas dentro do recinto de proteção, as gotículas são fornecidas para pelo menos 10% da área confinada, preferencialmente, para pelo menos 50% da área confinada e, mais preferencialmente, para pelo menos 90% da área confinada. As gotículas podem ser criadas por pulverização através de pelo menos 1 bocal por 10 m2 de área confinada, mais preferencialmente, através de pelo menos 3 bocais por 10 m2 de área confinada e, especialmente, através de pelo menos 5 bocais por 10 m2 de área confinada, no recinto de proteção.

[0101] O diâmetro das gotículas fornecidas para a área confinada pelo recinto de proteção pode, por exemplo, ser determinado por dis- drômetros à base de laser que operam de acordo com o princípio de extinção. Para calcular a vazão de gotículas que têm um diâmetro em uma faixa escolhida, a vazão líquida total é determinada e multiplicada pela razão do volume de gotículas geradas que têm um diâmetro na faixa escolhida para o volume de todas as gotículas geradas por pulverização do líquido no recinto de proteção.

[0102] A cortina de gotículas fornecida pelo processo da presente revelação é capaz de reduzir de modo eficaz a sobrepressão em caso de uma explosão. Na opinião dos presentes inventores, as gotículas que têm um diâmetro na faixa de 25 μm a 200 μm, mais preferencialmente, na faixa de 25 μm a 100 μm, são especialmente adequadas para mitigar o efeito de uma explosão. Essas pequenas gotículas possuem uma grande razão entre superfície e volume. Portanto essas pequenas gotí- culas evaporarão imediatamente quando forem expostas à onda de temperatura da explosão. A evaporação de água exige uma quantidade substancial de energia, que é, desse modo, absorvida da explosão e o potencial de perigo é diminuído. A sobrepressão dentro do recinto de proteção e consequentemente a atuação de pressão nas paredes do recinto são reduzidas.

[0103] Consequentemente, para uma modalidade preferencial da presente revelação, gotículas que têm um diâmetro na faixa de 25 μm a 200 μm são geradas e fornecidas para a área confinada. Para proteção contra fogo em edificações, sistemas de névoa de água de alta pressão são disponíveis. Esses sistemas exigem um dispositivo de geração de pressão, por exemplo uma bomba, para abastecer água com uma pressão tipicamente acima 3,5 MPa a bocais projetados especialmente. Esses bocais são projetados de modo que gotículas muito pequenas sejam criadas, tipicamente com diâmetros de 25 μm a 200 μm.

[0104] De acordo com outra modalidade preferencial da presente revelação, gotículas que têm um diâmetro na faixa de 200 μm a 20 mm são fornecidas para a área confinada. Os presentes inventores são da opinião que tais gotículas também são capazes de mitigar as consequências de uma explosão e absorver a energia das sobrepressões. No caso de uma explosão, gotículas de mais do que 200 μm de diâmetro são deformadas pela onda de pressão de tal forma que as gotículas quebrem, de modo que grande quantidade de gotículas pequenas com diâmetros menores do que 100 μm é criada. Essas gotículas pequenas têm, em seguida, a capacidade de mitigar de modo eficaz as consequências de uma explosão.

[0105] De acordo com uma modalidade preferencial da presente revelação, o sistema de inundação à base de água opera fornecendo-se água. Assim, gotículas de água que têm um diâmetro na faixa de 25 μm a 20 mm são pulverizadas para a área confinada. Operar o sistema de inundação à base de água por pulverização de água tem a vantagem de que, em princípio, simplesmente uma conexão de água é necessária para instalar o sistema. Além disso, o uso de água evita qualquer contaminação da linha de produção com materiais indesejáveis.

[0106] De acordo com outra modalidade preferencial da presente revelação, o sistema de inundação à base de água opera fornecendo- se uma solução de sais de captura de radical. Assim, gotículas dessa solução que têm um diâmetro na faixa de 25 μm a 20 mm são pulverizadas para a área confinada. São exemplos de sais de captura de radical adequados bicarbonato de potássio, bicarbonato de sódio, cloreto de sódio ou carbonato de sódio. Preferencialmente, a solução de sais de captura de radical é uma solução aquosa de bicarbonato de potássio ou uma solução aquosa de bicarbonato de sódio. É vantajoso que a solução possa ser abastecida por sistemas padrões para fornecer gotí- culas e que mediante a evaporação das gotículas de água devido a uma explosão, pós finos do sal de captura de radical sejam formados. Isso combina dois efeitos vantajosos: a) a evaporação das gotículas extrai o calor da explosão reduzindo, desse modo, a taxa de reação as reações de cadeia de radical e b) o pó do sal de captura de radical é criado, o que abranda adicionalmente as reações de cadeia de radical. É, além disso, vantajoso que o tamanho do pó possa ser convenientemente controlado pelo tamanho das gotículas escolhendo-se bocais adequados e a fração de massa do sal de captura de radical na solução aquosa. Além disso, o uso de uma solução de um sal de captura de radical tem a vantagem adicional sobre empregar esse sal como pó fino de que não pode ocorrer nenhuma aglutinação que poderia reduzir a eficácia devido a um tamanho de partícula aumentado ou, no pior caso, um sistema de dosagem totalmente bloqueado.

[0107] Preferencialmente, a vazão mínima das gotículas é obtida o mais tardar em 30 segundos após detectar um vazamento de monôme- ros ou de mistura de reação. Mais preferencialmente, a vazão mínima das gotículas de água eficazes é obtida o mais tardar em 20 segundos após detectar um vazamento de monômeros ou de mistura de reação.

[0108] Para estabelecer um padrão de pulverização totalmente desenvolvido, o sistema de inundação à base de água precisa de cerca de 10 para 15 segundos em que a pressão de água é aumentada nas tubulações e a cortina de gotículas é formada. O sistema de inundação à base de água é, portanto, preferencialmente, combinado com um sistema de partida mais rápido para minimizar a probabilidade de que uma nuvem de gás vazado exploda e os efeitos negativos de explosões que tem a possibilidade de ocorrer. Esse sistema de partida mais rápido é, preferencialmente, um sistema de inundação à base de vapor. Assim, de acordo com uma modalidade preferencial da presente revelação, um sistema de inundação à base de vapor é iniciado automaticamente em paralelo com o sistema de inundação à base de água.

[0109] O sistema de inundação à base de vapor pode ser operado fornecendo-se vapor que tem uma pressão de 0,3 a 4 MPa, preferencialmente, de 0,4 a 3 MPa. Após ser injetado no recinto de proteção, o vapor d'água pressurizado se expandirá, substituirá ar que contém oxigênio e diluirá a possível nuvem de gás explosivo.

[0110] Preferencialmente, O sistema de inundação à base de vapor é operado fornecendo-se água pressurizada que tem uma temperatura de 140°C a 220°C, mais preferencialmente, de 160°C a 200°C, no recinto de proteção. A água pressurizada está acima de seu ponto de ebulição em condições atmosféricas e evaporará instantaneamente quando liberada.

[0111] Preferencialmente, o sistema de inundação à base de vapor fornece água pressurizada no recinto de proteção, a qual tem sido usada como um meio de resfriamento para remover o calor de polime- rização da mistura de reação, por exemplo, circulando-se através de invólucros de resfriamento. Essa água está disponível em quantidades suficientes em uma linha de produção para a polimerização de monô- meros etilenicamente insaturados, em que a água pressurizada é usada para retirar o calor liberado de polimerização.

[0112] Em uma modalidade preferencial da presente revelação, a água pressurizada é fornecida circulando-se água permanentemente que tem uma temperatura de 140°C a 220°C em um circ uito fechado através de uma tubulação, que é instalada de 2 a 20 m acima do piso do recinto de proteção e é equipada com bocais para liberar a água quando um vazamento de monômeros ou de mistura de reação é detectado. Tais ciclos fechados podem, preferencialmente, ser instalados em alturas diferentes, por exemplo, um circuito em uma altura de 2 m e um circuito em uma altura de 6 m. Alternativamente, tubulações que conectam os invólucros de resfriamento do reator de polimerização poderiam ser dotadas de válvulas de abertura rápida para liberar o meio de resfriamento.

[0113] Em uma modalidade preferencial da presente revelação, o sistema de inundação à base de vapor é desligado 15 segundos após o sistema de inundação à base de água tem se tornado totalmente ativo. Nesse contexto, ter se tornado totalmente ativo significa que o sistema de inundação à base de água fornece gotículas com a vazão mínima por pelo menos 20 segundos, preferencialmente, pelo menos 15 segundos e, mais preferencialmente, pelo menos 10 segundos após a vazão mínima ter sido alcançada. Desligar o sistema de inundação à base de vapor após o sistema de inundação à base de água ter se tornado totalmente ativo limita a quantidade de vapor ou água pressurizada quente que precisa ser mantido pronto e, caso a água pressurizada venha do sistema de resfriamento, economiza recursos para uma reinicialização oportuna da linha de produção.

[0114] Em uma modalidade mais preferencial da presente revelação, - o preaquecedor ou pré-refrigerante, o reator de polimerização, a válvula de controle de pressão, o refrigerante pós-reator e o separador de produto de alta pressão são instalados dentro do recinto de proteção e a área dentro do recinto de proteção é monitorada por uma disposição de detector de ponto de IR, opcionalmente, em combinação com um ou mais detectores de trajeto aberto de IR; - o reator de polimerização é um reator tubular que é composto de tubos que são unidos por flanges e cada flange é coberto por uma construção de chaminé e o ar que sai da construção de chaminé é monitorado em relação à concentração de hidrocarboneto por um ou mais detectores de trajeto aberto de IR ou por um detector de ponto de IR que é abastecido com ar que sai da construção de chaminé; - o entorno dos compressores são monitorados por uma combinação de uma disposição de detector de ponto de IR de grupos de detectores de ponto de IR, que são capazes de detectar hidrocarbonetos, e os grupos de detectores de ponto de IR operam de acordo com uma lógica de votação e um ou mais detectores ultrassônicos; - os meios de resfriamento que resfriam os refrigerantes de estágio de compressão, os invólucros de resfriamento do reator de polimerização, o refrigerante pós-reator e os refrigerantes dentro da linha de reciclagem de gás de alta pressão são monitorados passando-se ar é através do meio de resfriamento e depois disso transportando-se o ar para um detector de ponto de IR; e Preferencialmente, a válvula de controle de pressão é instalada dentro de um alojamento e o ar dentro do alojamento é monitorado em relação à concentração de hidrocarboneto por um detector de ponto de IR que é abastecido com ar de dentro do alojamento por uma linha de aspiração; e um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado auto-maticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR ou um ou mais detectores de trajeto aberto de IR detectam a presença de hidrocarbonetos ou um detector ultrassônico detecta um vazamento de gás.

Claims

1. Processo para polimerizar ou copolimerizar um ou mais monômeros etilenicamente insaturados em temperaturas de 100°C a 350°C e pressões na faixa de 110 MPa a 500 MPa em um reator de polimerização operado continuamente, caracterizado pelo fato de que a polimerização é realizada em uma linha de produção em que os monômeros são levados para a pressão de polimerização por um ou mais compressores em uma sequência de estágios de compressão em que a mistura de gás comprimido é resfriada após cada estágio de compressão por um refrigerante de estágio de compressão, os monômeros comprimidos são, opcionalmente, passados através de um preaquecedor ou um pré- refrigerante e transferidos para o reator de polimerização que é, opcionalmente, resfriado por camisas de resfriamento, uma mistura de reação obtida pela polimerização sai do reator através de uma válvula de controle de pressão e, opcionalmente, é resfriada por um refrigerante pós-reator, a mistura de reação é separada em componentes poliméri- cos e gasosos em dois ou mais estágios, em que os componentes gasosos separados em um primeiro estágio em uma pressão absoluta de 15 MPa a 50 MPa são reciclados para o um ou mais compressores por meio de uma linha de reciclagem de gás de alta pressão, e os componentes gasosos separados em um segundo estágio em uma pressão absoluta na faixa de 0,1 a 0,5 MPa são reciclados para o primeiro estágio da sequência de estágios de compressão por meio de uma linha de reciclagem de gás de baixa pressão, e os componentes poliméricos obtidos pela polimerização são transformados em péletes, em que o processo compreende - monitorar o entorno da linha de produção em relação a uma ocorrência de um vazamento de monômeros ou de mistura de reação por uma disposição de detector de ponto de IR de pelo menos três grupos de detectores de ponto de IR que são capazes de detectar hidrocarbonetos e os grupos de detectores de ponto de IR operam de acordo com uma lógica de votação, e - iniciar automaticamente um programa de liberação de pressão de emergência quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR detecta a presença de hidrocarbonetos.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o reator de polimerização e, opcionalmente, partes adicionais da linha de produção são instalados dentro de um recinto de proteção e a área dentro do recinto de proteção é monitorada pela disposição de detector de ponto de IR ou uma parte da disposição de detector de ponto de IR.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o monitoramento do entorno da linha de produção é realizado por uma combinação da disposição de detector de ponto de IR e um ou mais detectores de trajeto aberto de IR que são capazes de detectar hidrocarbonetos, e um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR ou um detector de trajeto aberto de IR detecta a presença de hidrocar- bonetos.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a disposição de detector de ponto de IR é combinada com um ou mais grupos de detectores de trajeto aberto de IR que são capazes de detectar hidrocarbonetos e os grupos de trajeto aberto de IR operam de acordo com uma lógica de votação, e um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR ou um grupo de detectores de trajeto aber-to de IR detecta a presença de hidrocarbonetos.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a disposição de detector de ponto de IR é combinada com um ou mais detectores ultrassônicos.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR detecta a presença de hidrocarbonetos ou um detector ultrassônico detecta um vazamento de gás.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre os meios de resfriamento que resfriam os refrigerantes de estágio de compressão, as camisas de resfriamento do reator de polimerização, o refrigerante pós-reator ou um refrigerante dentro da linha de reciclagem de gás de alta pressão é monitorado adicionalmente em relação a uma ocorrência de um vazamento de monômeros ou de mistura de reação no meio de resfriamento.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que ar é passado através do meio de resfriamento e, em seguida, transportado para um detector de ponto de IR capaz de detectar hidrocarbonetos.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR ou o detector de ponto de IR que monitora o ar passado através do meio de resfriamento detecta a presença de hidrocarbonetos.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre o preaquecedor ou o pré-refrigerante, o reator de polimerização e o refrigerante pós-reator é composto de tubos de um comprimento de 5 m a 25 m os quais são unidos por flanges, diretamente ou por meio de curvas, e os flanges são cobertos por uma construção de chaminé, e o ar que sai da construção de chaminé é monitorado em relação à concentração de hidrocarboneto por um ou mais detectores de trajeto aberto de IR ou por um detector de ponto de IR que é abastecido com ar que sai da construção de chaminé.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o reator de polimerização é um reator tubular ou uma cascata de reatores que compreende um reator tubular e a linha de produção compreende um preaquecedor e um refrigerante pós- reator, e o preaquecedor, o reator de polimerização e o refrigerante pós-reator são compostos de tubos de um comprimento de 5 m a 25 m os quais são unidos por flanges, diretamente ou por meio de curvas, e os flanges são cobertos por uma construção de chaminé, e ar é transportado através da construção de chaminé, e o ar que sai da construção de chaminé é monitorado em relação à concentração de hidrocar- boneto.

12. Processo de acordo com a reivindicação 10 ou 11, ca-racterizado pelo fato de que um programa de liberação de pressão de emergência é iniciado automaticamente quando um grupo de detectores de ponto de IR da disposição de detector de ponto de IR ou um detector de trajeto aberto de IR que monitora o ar que sai da construção de chaminé ou o detector de ponto de IR que monitora o ar que sai da construção de chaminé detecta a presença de hidrocarbonetos.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a válvula de controle de pressão é instalada dentro de um alojamento e o ar dentro do alojamento é monitorado em relação à concentração de hidrocarboneto por um detector de ponto de IR que é abastecido com ar de dentro do alojamento por uma linha de aspiração.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 13, caracterizado pelo fato de que um sistema de inundação à base de água é iniciado automaticamente em paralelo com o programa de liberação de pressão de emergência e o sistema de inundação à base de água fornece gotículas de um diâmetro em uma faixa de 25 μm a 20 mm para a área confinada quando um vazamento de mo- nômeros ou mistura de reação é detectado e as gotículas são fornecidas com uma vazão mínima de 10 l/min por m2 de área confinada.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 14, caracterizado pelo fato de que um sistema de inundação à base de vapor é iniciado automaticamente em paralelo com o programa de liberação de pressão de emergência.